DE60115727T2 - House network gateway device - Google Patents

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DE60115727T2
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Abstract

A gateway for coupling a local area network coupled to a plurality of peripheral devices at a customer premises to one or more external networks that deliver analog signals bearing analog video such as regularly scheduled CATV, terrestial or satellite C-band broadcasts, or modulated with digital video-on-demand data, or IP packets bearing IP telephony data or data from the internet. The preferred construction is modular so that single expansion modules to interface only to DSL lines or only to a satellite dish or only to HFC, or some combination thereof may be added as needed. The gateway may be a standalone circuit also with hardwired interfaces to one or more external network types. The incoming analog signals are either digitized, compressed and distributed on the local area network or the digital data thereon is recovered and packetized as an IP packet if not already so packetized and distributed via a router process to the device that requested the data via the local area network. <IMAGE>

Description

Gebiet der VerwendungTerritory of use

Die Erfindung findet Anwendung in der Verteilung von digitalen Video-auf-Anforderungs-Diensten und anderen digitalen Diensten überall in einem Konsumentenbereich.The This invention has application in the distribution of digital video on demand services and other digital services everywhere in a consumer area.

Mit dem Aufkommen von Kabelmodems gibt es dort die Möglichkeit, digitale Daten bei hohen Raten von Anbietern von Inhalten und Internet-über-Kabel-TV-Systemen zu liefern. Viele unterschiedliche Dienste werden digital geliefert werden, einer von diesen ist Video-auf-Anforderung und hochauflösende TV-Digitaldaten. Ein anderer digitaler Dienst, der zumindest für dienstliche Einrichtungen nutzvoll ist, ist Videokonferenzen. Andere digitale Dienste, die in der Zukunft immer nützlicher werden, sind Hochgeschwindigkeitsverbindung mit einem Betriebs-LAN von zuhause für Telekommunikation, Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff, Fernstudium, Multimedia-Präsentationen zu entfernten und/oder verteilten Zuhörerschaften, usw.With With the advent of cable modems, there is the possibility of adding digital data Deliver high rates from content providers and Internet over cable TV systems. Many different services will be delivered digitally, one of these is video-on-demand and high definition digital TV data. One other digital service, at least for work facilities is useful, is videoconferencing. Other digital services that more and more useful in the future are high speed connection with a working LAN of at home for Telecommunications, high-speed Internet access, distance learning, multimedia presentations to remote and / or distributed audiences, etc.

Die Entwicklung von Kabelmodems hat die Lieferung von Hochgeschwindigkeitsdaten über 10 MB/sec-Kanäle an Kundenräumlichkeiten über Hybridfaserkoaxialkabel-TV-Verteilungsnetzwerk ermöglicht. Aber sobald die digitalen Daten eine Kundenräumlichkeit erreichen, müssen sie immer noch verteilt und gewandelt werden in ein geeignetes Format für Benutzung durch den Nutzer auf einem TV, einem Telefon, einem Videofon, einem Computer, einem Netzwerkcomputer, einem Fax, einem DVD-Rekorder und anderen Periphergeräten, die in Zukunft entwickelt werden.The Development of cable modems has provided high-speed data over 10MB / sec channels to customer premises over hybrid fiber coaxial cable TV distribution network allows. But as soon as the digital data reaches a customer premises, they have to still distributed and converted into a suitable format for use by the user on a TV, a telephone, a videophone, a Computer, a network computer, a fax, a DVD recorder and other peripherals, which will be developed in the future.

Gleichzeitig haben die Telefongesellschaften digitale Teilnehmeranschlussleitungstechnologien entwickelt, wie z.B. asymmetrische, digitale Teilnehmeranschlussleitung (ADSL), Hoch-Bit-Raten-Digital-Teilnehmeranschlussleitungstechnologie, ISDN und ISDL, ratenadaptive digitale Teilnehmeranschlussleitung (RADSL), symmetrische, digitale Teilnehmeranschlussleitung (SDSL), Sehr-Hochgeschwindigkeits-DSL (VDSL). Diese unterschiedlichen Technologien sind beschrieben in Muller, Desktop Encyclopedia of Telecommunications, Seiten 93–95 (McGraw Hill 1998) ISBN 0-07-044457-9 und Clayton, Illustrated Telecom Dictionary, (McGraw Hill 1998) ISBN 0-07-012063-3 und Horak, Communications Systems and Networks, Voice, Data and Broadband Technologies, (M&T Books, Foster City, Ca. 1997) ISBN 1-55851-485-6, wobei die Gesamtheit dieser Veröffentlichungen hiermit durch Referenz eingeschlossen ist. Diese digitalen Teilnehmeranschlussleitungstechnologien werden bald in der Lage sein, digitale Sprache, Daten und Bildinformation von unterschiedlichen Servern wie auch als ein Hochgeschwindigkeits-Internetzugang zu dem Teilnehmergebiet über standardtelefon-kupferverdrillte Paare zu liefern, die bereits im Boden sind und die jeder bereits hat. Einige dieser Technologien sind schnell genug, um ebenfalls Video auf Anforderung zu liefern, was üblicherweise Datenraten von ungefähr 2 Megabits/sec benötigt.simultaneously the telephone companies have developed digital subscriber line technologies, such as. asymmetrical digital subscriber line (ADSL), High-bit rate digital subscriber line technology, ISDN and ISDL, rate-adaptive digital subscriber line (RADSL), balanced digital subscriber line (SDSL), high-speed DSL (VDSL). These different technologies are described in Muller, Desktop Encyclopedia of Telecommunications, pages 93-95 (McGraw Hill 1998) ISBN 0-07-044457-9 and Clayton, Illustrated Telecom Dictionary, (McGraw Hill 1998) ISBN 0-07-012063-3 and Horak, Communications Systems and Networks, Voice, Data and Broadband Technologies, (M & T Books, Foster City, approx. 1997) ISBN 1-55851-485-6, the entirety of these Publications is hereby incorporated by reference. These digital subscriber line technologies will soon be able to digital language, data and image information from different servers as well as high-speed Internet access to the participant area Standard telephone copper-twisted pairs already in service Are ground and that everyone already has. Some of these technologies are fast enough to also deliver video on demand, what usually Data rates of about 2 megabits / sec needed.

Die wurden ebenfalls 1994 eingeführt, Digitalübertragungssatellitendienste (DBS), wie z.B. DirecTV (angeboten von Hughes Electronics und Thomson Multimedia). DBS-Dienste können bereits oder werden bald bereitstellen Video auf Anforderung, Internetanschlussfähigkeit und Multimedia-Anwendungen, alle mit der hohen Bildqualität, die digitale Technologie bereitstellt. Videokonferenzen über DirecPC-Dienst mögen ebenfalls bald bereitgestellt werden. DierecTV liefert 175 Kanäle von digitalen Qualitätsprogrammen über eine 18 Inch-Scheibenantenne, eine digitale Set-Top-Decoder-Box und eine Fernsteuerung. Eine Zugriffskarte erlaubt, dass Zahlungsinformation erhalten wird durch die Set-Top-Decoder-Box und heruntergeladen wird durch das PSTN zu einem Zahlungszentrum für Bezahlfernsehen, das durch einen Benutzer angefordert wurde. Zu sätzlich erlaubt DirecPC-Technologie Hochgeschwindigkeits (400 KB/sec)-Internetzugriff zu PCs in der Kundenräumlichkeit unter Verwendung der DBS-Schüssel und Koaxialkabelverteilungsnetzwerk. Eine Erweiterungskarte koppelt die PC I/O-Busse an das Koaxialkabelverteilungsnetzwerk des DBS-Systems. Ein Modem wird von dem PC verwendet, um eine Verbindung aufzubauen zu dem Internetdienstanbieter (ISP), der dann Internetdaten sendet an den PC über einen Uplink zu dem Satelliten und dann herunter zu der Benutzerschüssel.The were also introduced in 1994, Digital Broadcast Satellite Services (DBS), such as DirecTV (offered by Hughes Electronics and Thomson Multimedia). DBS services can already or will soon provide video on demand, internet connectivity and multimedia applications, all with the high picture quality, the digital Technology provides. Videoconferencing via DirecPC service may also be like this to be provided soon. DierecTV delivers 175 channels of digital quality programs over one 18 inch glass antenna, a digital set-top decoder box and a remote control. An access card allows payment information to be obtained through the set-top decoder box and is being downloaded by the PSTN to a pay-TV payment center, which was requested by a user. In addition, DirecPC technology allows High-speed (400 KB / sec) Internet access to PCs in the customer premises using the DBS bowl and Koaxialkabelverteilungsnetzwerk. An expansion card couples the PC I / O buses to the coaxial cable distribution network of the DBS system. A modem is used by the PC to establish a connection to the Internet service provider (ISP), who then sends Internet data to the PC via an uplink to the satellite and then down to the user's bowl.

Ein Problem, dem Benutzer von Digitaldaten-Lieferdiensten bald gegenüberstehen werden, ist wie folgt. Es gibt dort große Unsicherheit, welche Teilnehmerdatenlieferdienste die zuverlässigsten, die mit bester Leistung und billigsten Versionen von jedem Typ Service bereitstellen werden. Deshalb gibt es dort eine Notwendigkeit für einen Weg für einen Benutzer in der Lage zu sein, all die unterschiedlichen Teilnehmerdienstdatenlieferoptionen für sie verfügbar zu machen und die Daten kostengünstig über ihre Räumlichkeiten zu verteilen an all die unterschiedlichen Periphergeräte, die sie benötigen, wie Fernsehgeräte, Computer, Telefone, Videofone, usw. Um dieses zu tun, wird es notwendig sein, eine Art von Schaltung zu haben, die an an die unterschiedlichen Teilnehmerdienst-Digitaldaten-Liefernetzwerke ankoppeln kann, und zumindest ein lokales Netzwerk, das durch das gesamte Heim des Benutzer verläuft und alle notwendigen Protokollwandlungen vornimmt und Pakete-, Zell- oder Rahmen-Wiederzusammensetzen und -einkapseln in Pakete von der Art, die in dem LAN verwendet werden.One Problem that users of digital data delivery services are soon facing be, is as follows. There is great uncertainty about which subscriber data delivery services the most reliable, the best performing and cheapest versions of any type service be deployed. That's why there is a need for one there Way for a user to be able to view all the different subscriber service data delivery options for her available to make and save the data cheaply over theirs premises to distribute to all the different peripherals that you need, like televisions, Computers, phones, video phones, etc. To do this, it becomes necessary be to have a kind of circuit that is connected to the different ones Dock Subscriber Service Digital Data Delivery Networks can, and at least a local network that goes through the whole Home of the user is running and makes all necessary protocol conversions and packet, cell or frame reassembly and encapsulate in packets of the type used on the LAN become.

ADSL-Router wie der Remote-810-ADSL-Router, der gefertigt wird durch 3Com, existieren gegenwärtig. Diese Router können ein Ethernet-Lokalnetzwerk an ADSL-Leitungen koppeln, so dass POTS-Sprachkonversion gleichzeitig auftreten kann, während das Internet durchsucht wird. Der Remote-810-ADSL-Router weist einen integrierten 4-Anschluss-10Base-T-Hub auf, um mehrere PCs zu koppeln, die sich die gleiche ADSL-Leitung teilen. Der Router unterstützt bis zu 16 gleichzeitige simultane Verbindungen zu mehreren Zielorten auf dem Internet und kann Brückenfunktionen durchführen. 3Com fertigt ebenfalls SDSL-Router wie den OfficeConnect-Remote-840-SDSL, der Anwendungen unterstützen kann, die hohe Bandbreiten in beide Richtungen benötigen, wie z.B. Videokonferenzen, Ferntraining, Web-Veranstaltungen, E-Commerce und andere Multimedia-Anwendungen.ADSL Router how the remote 810 ADSL router made by 3Com exists currently. These routers can pair a local Ethernet network to ADSL lines so that POTS voice conversion can occur simultaneously while the internet is searched. The Remote 810 ADSL Router has one built-in 4-port 10Base-T hub to pair multiple PCs, who share the same ADSL line. The router supports up to 16 simultaneous simultaneous connections to multiple destinations on the internet and can bridge functions carry out. 3Com also manufactures SDSL routers such as the OfficeConnect Remote 840 SDSL, support the applications which may require high bandwidths in both directions, like e.g. Video conferencing, remote training, web events, e-commerce and other multimedia applications.

Anderer Stand der Technik, wie z.B. der 3Com-PathBuilder-S700-WAN-Schalter existiert, der Verkehr über Weitverkehrsnetze konzentriert, aggregiert und schaltet. Der PathBuilder-S700-WAN kann Sprache, Video- und Datenanwendungen konvergieren – einschließlich Frame Relay, ATM und SONET – auf ein gemeinsames Netzwerk. Bis zu 100 Schnittstellen werden unterstützt. Fortgeschrittene Verkehrsmanagementmerkmale wie z.B. Verkehrsformen, Prioritätseinreihen und Multicasten garantieren die richtige Menge von Bandbreite für jede Anwendungen und lassen dich deine WAN-Infrastruktur aufbauen und managen. Der Schalter weist einen zukunftssicheren Unterbau auf mit einer modularen Konstruktion, um das anfängliche Investment zu schützen und um einen Migrationspfad bereitzustellen, um zukünftiges Wachstum zu beherbergen. Der Schalter weist individuelle Anwendungsmodule auf, die eigene Schnittstellen bereitstellen zu einer Vielzahl von Campus-Netzwerk-Technologien wie z.B. LANs, Muxen, Routern, SNA-Anwendungen, Geschäftsvideo und PBXen. Jedes Anwendungsmodul passt Kommunikationsverkehr an an die zellenbasierte Busleiterplatte und transportiert ihn über den PathBuilder-S700-Schalterzellbus an die geeigneten Fernschnittstellenverbindungen, die einen umfassenden Bereich von Campus- und Weitverkehrsschnittstellen bereitstellen. Ein T1/UNI-Modul unterstützt inverses Multiplexen für ATM bei Geschwindigkeitsbereichen von 1,5 Mbps bis 16 Mbps. Ein 18-Schlitzgehäuse unterstützt Migration zu T3/E3- oder OC-3-Diensten, wenn Bandbreite-Anforderungen ansteigen. Verteilte Verarbeitung ist implementiert durch Platzieren eines RISC-Prozessors auf jedes Anwendungsmodul, um skalierbare Leistungsfähigkeit und Drahtgeschwindigkeitskommunikation bereitzustellen.Another Prior art, such as the 3Com PathBuilder S700 WAN switch exists, the traffic over Wide area networks concentrated, aggregated and switched. The PathBuilder S700 WAN Can converge voice, video and data applications - including frame Relay, ATM and SONET - up a common network. Up to 100 interfaces are supported. advanced Traffic management features such as e.g. Traffic forms, priority queues and multicasts guarantee the right amount of bandwidth for every application and let you build and manage your WAN infrastructure. Of the Switch has a future proof substructure with a modular construction, around the initial one Protect investment and to provide a migration path to future To harbor growth. The switch has individual application modules to provide their own interfaces to a variety of Campus network technologies such as LANs, muxes, routers, SNA applications, business video and PBXs. Each application module adjusts communication traffic to the cell-based bus board and transports it via the PathBuilder S700 Switch Cell Bus to the appropriate remote interface connections that provide a comprehensive Provide a range of campus and wide-area interfaces. A T1 / UNI module supported inverse multiplexing for ATM at speed ranges from 1.5 Mbps to 16 Mbps. One 18-slot housing supports Migration to T3 / E3 or OC-3 services when bandwidth requirements increase. Distributed processing is implemented by placement a RISC processor on each application module to be scalable capacity and to provide wire speed communication.

Jedoch fehlt dem 3COM-Pathbuilder-S700-WAN-Schalter die Fähigkeit, anzukoppeln an ADSL-Leitungen, Kabelmodems, Satellitenschüsseln, drahtlose Teilnehmeranschlüsse, terrestrische Mikrowellenverbindungen oder andere Teilnehmernetzwerkdienste, die vielleicht in der Zukunft verfügbar werden, wie digitale Datenlieferung über die Stromleitungen. Der 3COM-Pathbuilder-S700-WAN-Schalter ist ein Schalter von einem professionellen Niveau, der nicht erschwinglich ist für den durchschnittlichen Heimnetzwerkkunden. Kurzum, es wird angenommen, dass es gegenwärtig keine Gateways oder Router gibt, die in der Lage sind, ein lokales Netzwerk wie ein Ethernet an jedes öffentliche Diensttelefonnetzwerk zu koppeln und die die Technologie von ADSL-Modems, Kabelmodems und Satelliten-DirectPC-Decoder-Boxen mit IP-Video- und IP-Telefonschnittstellen und Schalt-, Routen- und Protokollkonversionsfähigkeit verkörpern und kombinieren.however The 3COM Pathbuilder S700 WAN Switch lacks the ability to to connect to ADSL lines, cable modems, satellite dishes, wireless Subscriber lines, terrestrial microwave links or other subscriber network services, which may become available in the future, such as digital data delivery over the power lines. The 3COM Pathbuilder S700 WAN Switch is a switch of a professional level that is not affordable is for the average home network customers. In short, it is believed that it is present There are no gateways or routers that are able to handle a local one Network like an ethernet to any public service telephone network to couple and the the technology of ADSL modems, cable modems and satellite DirectPC decoder boxes with IP video and IP telephone interfaces and embody and combine switching, routing and protocol conversion capabilities.

In dem gegenwärtigen Klima von Deregulation ist ein heftiger Wettbewerb um Bereitstellung von Telekommunikationsdiensten an Kunden entbrannt. Viele alternative Verteilungsnetzwerke für digitale Daten sind entweder bereits entwickelt worden oder sind in Entwicklung. Zum Beispiel werden in der nahen Zukunft die digitalen Datenlieferdienste, die gerade beschrieben wurden, welche durch die PSTN- und die CATV-HFC-Verteilungseinrichtungen geliefert werden, ebenfalls im Wettbewerb stehen mit drahtlosen Teilnehmeranschlussleitungsliefernetzwerken, die bereitgestellt werden durch persönliche Kommunikationsdienst(PCS)-Unternehmen und Datenlieferdienste in Entwicklung durch die elektrische Leistungsversorgungseinrichtungen.In the current one Climate of Deregulation is a fierce competition for provision from telecommunications services to customers. Many alternative Distribution networks for digital data has either already been developed or is in development. For example, in the near future, the digital Data delivery services that have just been described by the PSTN and CATV HFC distribution facilities are delivered, also compete with wireless subscriber line delivery networks, provided by personal communication service (PCS) companies and data delivery services in development by the electrical power supply facilities.

Das Problem ist, dass der Kunde keine Möglichkeit hat zu wissen, welche Dienste die höchste Zuverlässigkeit, höchste Qualität und preisgünstigsten Liefermechanismus bereitstellen werden für Telefon- und Faxdienst, E-Mail, Fernstudium, Videokonferenz, Hochgeschwindigkeits-World-Wide-Web-Zugriff, Video auf Anforderung, Fern-LAN für Telekommunizierer und Multimedia-Dienste. Weiterhin ist es über die Zeit möglich, dass, wenn jedes der Teilnehmernetzwerke sich entwickelt und wettbewerbliche Druckkräfte die Preise verringern, der, der einst der beste Anbieter von z.B. Video auf Anforderung (hierin nachstehend VOD) war, nicht länger der beste Anbieter ist, sondern es eine andere Technologie ist. Als ein anderes Beispiel hat ADSL nicht ausreichende Stromaufwärtsbandbreite, wenn Videotelefonie eine populäre Anwendung wird, wohingegen Kabelmodems dies haben. Jedoch können variable Bitraten, MPEG2 und fortgeschrittene Videokompressionstechnologien ADSL vielleicht retten, wenn Videokonferenzen groß werden, und Hochgeschwindigkeits-ADSL kann geeignet sein, für diese Anwendung zu dienen. Das Problem, welches dieses für Kunden ergibt, ist, dass sie nicht in eine Technologie für ihre Heimnetzwerke investieren wollen, die nur an ADSL oder Kabelmodems koppelt, und dann konfrontiert sind mit der Erwartung eines teuren Ersatzes für ihre Heimnetzwerkausrüstung, um ihr LAN zu koppeln mit einem neuen Teilnehmerdienst-Digitaldaten-Liefernetzwerk.The problem is that the customer has no way of knowing which services will provide the highest reliability, highest quality, and least expensive delivery mechanism for telephone and fax services, e-mail, distance learning, videoconferencing, high-speed world-wide-web access, Video on Demand, Remote LAN for Telecom and Multimedia Services. Furthermore, over time, as each of the subscriber networks evolves and competitive pressures reduce prices, it is possible that who was once the best provider of, for example, video on demand (hereafter referred to as VOD) is no longer the best provider, but rather it is another technology. As another example, ADSL does not have sufficient upstream bandwidth when video telephony becomes a popular application, whereas cable modems do. However, variable bit rates, MPEG2 and advanced video compression technologies may save ADSL as video conferencing becomes large, and high speed ADSL may be suitable for serving this application. The problem this poses for customers is that they do not want to invest in a technology for their home networks that only couples to ADSL or cable modems, and then faces are expecting an expensive replacement for their home network equipment to pair their LAN with a new subscriber service digital data delivery network.

Ein weiteres Beispiel bezieht Versorgung von Konsumenten mit einfachem Fernsprechdienst (POTS) über Kabelmodem versus ADSL ein. Abtrennen einer CATV-Leitung in der Straße oder Verlieren eines oberirdischen Kabels während eines Sturms werden den Dienst von der gesamten Nachbarschaft trennen. Dies bedeutet, dass jeder in der Nachbarschaft, der seinen Telefondienst über Kabelmodem bezieht, ohne Telefondienst zurückgelassen ist, bis der Bruch repariert ist. Im Gegensatz dazu ist ADSL eine Punkt-zu-Punkt-Technologie, die nur verursacht, dass ein Kunde Telefonservice verliert, wenn die Leitung unterbrochen ist. Ein gut gewartetes HFC-CATV-Netzwerk kann einige dieser Probleme obsolet machen, aber dieses ist unklar, weil dort noch keine große Felderfahrung gewonnen wurde in POTS über HFC.One another example relates to supplying consumers with simple Telephone service (POTS) via Cable modem versus ADSL. Disconnecting a CATV line in the Street or losing an aerial cable during a storm Separate service from the entire neighborhood. This means that everyone in the neighborhood who gets their phone service via cable modem left without telephone service is until the break is repaired. In contrast, ADSL is one Point-to-point technology that only causes a customer phone service loses if the line is interrupted. A well-maintained HFC CATV network can make some of these problems obsolete, but this is unclear because there is no big one there Field experience was gained in POTS via HFC.

Daher wird ein Kunde nicht wissen, ob er ein Gateway kaufen soll, der an ein ADSL-Modem oder ein HDSL-Modem oder ein Kabelmodem ankoppeln kann, bis Fehler beseitigt sind und Wettbewerbsfaktoren ins Spiel kommen und es klar machen, welches Liefernetzwerk den besten, preisgünstigsten Dienst für diese Anwendung bereitstellt.Therefore a customer will not know if he should buy a gateway, the can connect to an ADSL modem or an HDSL modem or a cable modem, until mistakes are eliminated and competitive factors come into play and make it clear which supply network is the best, least expensive Service for provides this application.

Jedoch ist eine Sache klar: Die oben genannten Dienste werden angefordert werden, und der Kunde möchte in der Lage sein, Vorteil zu ziehen aus dem besten Liefermechanismus für jeden Dienst, und möchte in der Lage sein, einfach zwischen Lieferdiensten zu wechseln, weil Wettbewerb Preisanpassungen verursacht.however One thing is clear: The above services are required and the customer wants to be able to take advantage of the best delivery mechanism for each Service, and would like to be able to easily switch between delivery services because Competition caused price adjustments.

Da diese Dienste auf vielen unterschiedlichen Medien auftreten werden, möglicherweise in vielen unterschiedlichen Paketformaten oder Verwendung vieler unterschiedlicher Protokolle, ist ein Problem für den Benutzer beim Entscheiden entstanden, welchen Typ von Heimnetzwerk-Datenverteilungssystem er kaufen und installieren soll. Zum Beispiel wird es dort unterschiedliche Paket- und Zellgrößen geben, und unterschiedliche Header-Strukturen, unterschiedliche Typen von Kompression und unterschiedliche Protokolle werden verwendet werden. Der Benutzer möchte nur kostengünstige und bequeme Verteilung von Daten, die jeweils diese Dienste kodieren, über seine gesamte Räumlichkeit zu den verschiedenen Periphergeräten, wie digitale VCRs, DVD-Rekorder/-Player, TVs, Fax-Geräten, Computern, Telefonen usw., die die Daten benötigen, ohne unterschiedliche Gateways und lokales Netzwerk für jeden Typ von Datenlieferdienst zu benötigen. Weiterhin mag der Benutzer ADSL für einige Dienste nutzen und Kabelmodem für andere Dienste und drahtlose Teilnehmeranschlussleitung oder Satelliten-Downlinks oder andere Datenliefernetzwerkoptionen für andere Dienste verwenden.There these services will occur on many different media possibly in many different package formats or using many different protocols, is a problem for the user in deciding emerged, which type of home network data distribution system he should buy and install. For example, it will be different there Give package and cell sizes, and different header structures, different types of Compression and different protocols will be used. The user wants only inexpensive and convenient distribution of data that each encode these services over its entire space too the various peripherals, such as digital VCRs, DVD recorders / players, TVs, fax machines, computers, Phones, etc., who need the data without different Gateways and local network for to require every type of data delivery service. Furthermore, the user likes ADSL for use some services and cable modem for other services and wireless Local loop or satellite downlinks or others Data delivery network options for use other services.

Ein verwandtes Problem ist in dem Gebiet von Videokonferenzen. Gegenwärtig sind Videofone, die durch AT&T angeboten werden, ein kommerzieller Misserfolg aufgrund der geringen Bildqualität von zwei Rahmen pro Sekunde, die lieferbar sind über standardverdrillte Paare. ISDN-Schaltungen können verwendet werden für Videokonferenzen, und ISDN-Videofone sind verfügbar, und ihre Details werden hierdurch durch Referenz einbezogen. Jedoch haben die hohen Kosten von ISDN und seine geringe Verfügbarkeit für alle Haushalte die Akzeptanz von ISDN-Videokonferenzen verzögert. Geschaltete 56/64-Kbps-Schaltungen können ebenfalls verwendet werden für Videokonferenzen durch Verbinden oder Gruppieren in mehrere Kanäle. Geschaltete 384-Kbps-Verbindungen können ebenfalls bereitgestellt werden auf der Basis von fraktaler DS1 oder durch ISDN-PRI-Kanäle in einer Kanalgruppe, die bekannt ist als HO. Jedoch existieren die Kosten und Verfügbarkeitsprobleme, die ISDN-Konferenzen verzögern, ebenfalls für geschaltete 56/64- und geschaltete 384-Kbps-Dienste.One related problem is in the field of video conferencing. Present are Videophones by AT & T offered a commercial failure due to the low picture quality of two frames per second, which are available via standard twisted pairs. ISDN circuits can be used be for Videoconferencing, and ISDN video phones are available, and their details become hereby incorporated by reference. However, the high costs of ISDN and its low availability for all Households delayed the acceptance of ISDN video conferencing. Switched 56/64 Kbps circuits can also be used for Videoconferencing by connecting or grouping in multiple channels. Switched 384 Kbps connections can also be provided on the basis of fractal DS1 or through ISDN PRI channels in one Channel group known as HO. However, the costs exist and availability issues, delay the ISDN conferences, also for switched 56/64 and switched 384 Kbps services.

Ebenfalls unterstützen DS-1-Einrichtungen Voll-bewegt-, Hochqualitäts-Videokonferenzen über dedizierte Netzwerke bei Raten von bis 2,048 Mbps für E1 und 1,544 Mbps für T1. Jedoch sind DS-1-Einrichtungen teuer und nicht weit verbreitet, und auch wenn sie für große Organisationen mit DS-2-Backbones erschwinglich sind, sind sie außerhalb der Reichweite von dem Heimnetzwerkkunden.Also support DS-1 facilities Full-motion, high-quality video conferencing over dedicated networks Rates of up to 2,048 Mbps for E1 and 1.544 Mbps for T1. However, DS-1 facilities are expensive and not widely used, and even if they are for size Organizations with DS-2 backbones are affordable, they are outside the range of the home network customer.

Breitbandnetzwerke wie beispielsweise ADSL, B-ISDN, HFC und Kabelmodems, Satellit usw. sind wahrscheinlich sehr viel bequemere und erschwinglichere Wege für Lieferung von Videokonferenzdiensten über ATM, das betrieben wird bei DS-1 oder DS-3 oder Hochgeschwindigkeiten.Broadband networks such as ADSL, B-ISDN, HFC and cable modems, satellite etc. probably much more comfortable and affordable ways for delivery video conferencing services ATM operated at DS-1 or DS-3 or high speeds.

Daher ist ein Bedarf erwachsen für ein System, das ankoppelt an viele unterschiedliche Teilnehmer-Dienstdaten-Lieferetzwerke und das digitale Daten verteilen kann über eine Kundenräumlichkeit in einer ökonomischen Weise an all die peripheren Geräte, die die Daten benötigen, unter Verwendung eines einheitlichen Protokolls und Adressierungsschemas. Bevorzugterweise wird das System ein ökonomisches und zuverlässiges lokales Netzwerk auf der Kundenräumlichkeitsseite aufweisen und die Flexibilität aufweisen, an viele unterschiedliche Teilnehmer-Dienstdaten-Liefernetzwerke Datentypen zu koppeln und zu übersetzen, was auch immer an Paket-/Zell-/Rahmentypen und -protokollen verwendet wird durch das Datenliefernetzwerk, ohne wesentlichen Aufwand von Rekonfiguration oder Kauf von neuer Ausrüstung oder Software, jedes Mal, wenn eine Datenliefer netzwerkoption auftaucht, die besser, günstiger oder zuverlässiger ist als der gegenwärtige Dienstanbieter des Kunden.Therefore, a need has arisen for a system that interfaces with many different subscriber service data delivery networks and that can distribute digital data about customer premises in an economical manner to all the peripheral devices that need the data using a common protocol and addressing scheme , Preferably, the system will have an economical and reliable local area network on the customer premises side and will have the flexibility to couple and translate data types to many different subscriber service data delivery networks, whatever packet / frame / frame types and protocols are used through the data delivery network, without significant effort of reconfiguration or purchase of new equipment or software, every time a data delivery network option emerges that is better, cheaper, or more reliable than the customer's current service provider.

Es ist bekannt, dass ein Stand-der-Technik-Dokument WO 99/44363 A ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart zur Synchronisation von Ton und Bildern in einer Echtzeit-Multimedia-Kommunikation über ein Netzwerk-Gateway. Von einem Audiosignal und einem Videosignal wird zumindest das Audiosignal geliefert als ein Eingang zu dem Gateway; optional ebenfalls das Videosignal, so dass das/die Signal(e) geroutet wird/werden durch das Gateway zu dem Multimedia-Endgerät. Jegliche Abweichung wird erkannt in der Synchronisation zwischen den hörbaren und sichtbaren Ausgängen von dem Audiogerät und dem Videogerät, die zumindest teilweise verursacht werden durch die intrinsische Gateway-Verarbeitungsverzögerung(en). Eine variable Verzögerung wird angepasst in dem Gateway auf einem Signal, das geroutet wird durch den Gateway, bis die hörbaren und sichtbaren Ausgaben von den unterschiedlichen Geräten effektiv synchronisiert sind. Die variable Verzögerung wird in dem Gateway gespeichert für zukünftige Verwendung.It It is known that a prior art document WO 99/44363 A Method and apparatus disclosed for synchronizing sound and images in a real-time multimedia communication via a Network gateway. From an audio signal and a video signal will be at least the audio signal provided as an input to the gateway; optionally also the video signal, so that the signal (s) routed is / are passed through the gateway to the multimedia terminal. Any deviation will detected in the synchronization between the audible and visible outputs of the audio device and the video device, which are caused, at least in part, by the intrinsic gateway processing delay (s). A variable delay is adapted in the gateway on a signal being routed through the gateway until the audible and visible issues from different devices effectively are synchronized. The variable delay is stored in the gateway for future use.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dort eine Gateway-Vorrichtung bereitgestellt, deren kennzeichnenden Merkmale diejenigen sind, die in Anspruch 1 beschrieben sind.According to one first aspect of the present invention, there is provided a gateway device, whose characteristic features are those that claim 1 are described.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dort ein Prozess bereitgestellt, der durch einen Gateway ausgeführt wird, dessen charakteristischen Merkmale diejenigen sind, die in Anspruch 28 beschrieben sind.According to one second aspect of the invention, there is provided a process, which runs through a gateway whose characteristic features are those in Claim 28 are described.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

1 ist ein Diagramm einer Stand-der-Technik-Verbindung zwischen dem Internet und einem heimlokalen Netzwerk über ein Kabelmodem und des HFC eines CATV-Systems. 1 Figure 4 is a diagram of a prior art connection between the Internet and a home-local area network via a cable modem and the HFC of a CATV system.

2 ist ein Diagramm einer Stand-der-Technik-Verbindung zwischen dem Internet und einem heimlokalen Netzwerk über ein ADSL-Modem. 2 Figure 4 is a diagram of a prior art connection between the Internet and a home-local network via an ADSL modem.

3 ist ein Diagramm eines Heimnetzwerkes, das einen Gateway aufweist innerhalb der Gattung der Erfindung, welches an irgendeines einer Anzahl von unterschiedlichen Teilnehmer-Dienstdaten-Lieferneztwerken koppelt, die außerhalb einer Kundenräumlichkeit sind, an ein oder mehrere lokale Netzwerke, die digitale Daten liefern von dem externen Netzwerk an ein oder mehr Geräte in der Kundenräumlichkeit, die an die lokalen Netzwerke gekoppelt sind. Der Gateway nimmt die notwendigen Protokollwandlungen und Übersetzungen zwischen den Protokollen und Paketformaten des lokalen Netzwerks und der Protokolle und Paketformate der teilnehmer-dienstdaten-liefer-externen Netzwerke vor. 3 FIG. 10 is a diagram of a home network having a gateway within the class of the invention which couples to any one of a number of different subscriber service data delivery facilities external to a customer premises, to one or more local area networks providing digital data from the external Network to one or more devices in the customer premises, which are coupled to the local networks. The gateway makes the necessary protocol conversions and translations between the protocols and packet formats of the local network and the protocols and packet formats of the subscriber-service-data-delivery-external networks.

4A und 4B sind detaillierte Diagramme eines Gateways, der ADSL-Satelliten-Kabel- und Broadcast-TV-Antennen-Schnittstellen-Schaltung aufweist. 4A and 4B FIG. 12 are detailed diagrams of a gateway having ADSL satellite cable and broadcast TV antenna interface circuitry.

5 ist ein Blockdiagramm eines Videoadapters zum Koppeln eines lokalen Netzwerkes an ein Fernsehen. 5 Figure 10 is a block diagram of a video adapter for coupling a local area network to a television.

6A6E sind Flussdiagramme eines Ziehtechnologie-Video-auf-Anfordernung-Prozesses. 6A - 6E are flowcharts of a drag-technology video-on-demand process.

7 ist ein Flussdiagramm eines Breitband-Internet-Zugriffsprozesses. 7 is a flow chart of a broadband Internet access process.

8 ist ein Blockdiagramm einer modularen Konstruktion des Gateways. 8th is a block diagram of a modular construction of the gateway.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten und alternativen AusführungsformenDetailed description the preferred and alternative embodiments

1 ist ein Diagramm einer Stand-der-Technik-Verbindung zwischen dem Internet und einem heimlokalen Netzwerk über ein Kabelmodem und ein HFC eines CATV-Systems. Das Internet ist gezeigt als Wolke 11. Ein IP-Router 13 in der Kopfendeinrichtung 15 eines Internetdienstanbieters koppelt bidirektional IP-Pakete an das Internet unter Verwendung des TCP-Transport-Protokolls. Ein optionaler lokaler Proxy-Server 17. Der Proxy-Server ist gekoppelt an den IP-Router und stellt lokale Netzwerkinhalt bereit wie auch Aufnahmen von sehr populären Web-Seiten in dem Cache-Speicher wie z.B. Yahoo oder CNN news usw., so dass sie mit größerer Geschwindigkeit an Kabelmodem-Teilnehmer gesendet werden können. Eine Steuereinheit 19 konzentriert allen IP-Verkehr von den Teilnehmern, die an das HFC-Netzwerk gekoppelt sind, und sendet ihn zu dem IP-Router 13 und verteilt Pakete von dem IP-Router an die verschiedenen faseroptischen Verbindungen, von denen die Leitung 21 typisch ist. Die faseroptische Verbindung koppelt das Kopfende an Faserknoten, von denen der Knoten 23 typisch ist. Jeder Faserknoten koppelt die faseroptische Verbindung an eine Koaxialkabeleinspeisungsabzweigung, von der die Abzweigung 25 typisch ist. Jede Einspeisungsabzweigung weist zumindest einen bidirektionalen Verstärker auf, von dem der Verstärker 27 typisch ist. Jede Einspeisungsabzweigung ist gekoppelt an eine Mehrzahl von Abnahmeleitungen, von denen die Abnahme 29 typisch ist, die die Abzweigung an ein Kabelmodem koppeln in den Kundenräumlichkeiten. Das Kabelmodem 31 ist typisch und kann irgendeines der unten identifizierten Kabelmodems sein. Das Kabelmodem weist einen 10Base-T-Ausgangsanschluss auf, der gekoppelt ist an ein Ethernet-LAN 33, das durch das Heim zu Periphergeräten verläuft, wie z.B. TV 39, Telefon 37 und Personal Computer 35. Ein typisches Beispiel eines Kabelmodems 31 ist das US-Robotics-Kabelmodem CMX. Dieses Kabelmodem wird mit jeglichem Kabelsystem arbeiten, das übereinstimmt mit der MCNS-Daten-über-Kabel-Spezifikation. Dieses Kabelmodem wird geliefert mit einer Ethernet-Netzwerkschnittstellenkarte und ist kompatibel mit den Windows- und Macintosh-Betriebssystemen. 1 Figure 4 is a diagram of a prior art connection between the Internet and a home-local area network via a cable modem and an HFC of a CATV system. The internet is shown as a cloud 11 , An IP router 13 in the headend device 15 An Internet service provider bi-directionally couples IP packets to the Internet using the TCP transport protocol. An optional local proxy server 17 , The proxy server is coupled to the IP router and provides local network content as well as recordings of very popular web pages in the cache, such as Yahoo or CNN news, etc., so that they are sent to cable modem subscribers at a faster rate can be. A control unit 19 concentrates all IP traffic from the subscribers who are paired to the HFC network and sends it to the IP router 13 and distributes packets from the IP router to the various fiber optic links, including the line 21 typical. The fiber optic link couples the head end to fiber nodes, of which the node 23 typical. Each fiber node couples the fiber optic link to a coaxial cable feed branch from which the branch 25 typical. Each feed branch has at least one bidirectional amplifier, of which the amplifier 27 typical. Each feed branch is coupled to a plurality of take-off lines, of which the decrease 29 typical is that couple the diversion to a cable modem in the customer premises. The cable modem 31 is typical and may be any of the cable modems identified below. The cable modem has a 10Base-T output port coupled to an Ethernet LAN 33 that passes through the home to peripherals, such as TV 39 , Phone 37 and personal computers 35 , A typical example of a cable modem 31 is the US robotics cable modem CMX. This cable modem will work with any cable system that complies with the MCNS data-over-cable specification. This cable modem comes with an Ethernet network interface card and is compatible with the Windows and Macintosh operating systems.

Bezugnehmend auf 2 ist dort eine Stand-der-Technik-Verbindung zwischen dem Internet und einem lokalen Netzwerk in einem Heim gezeigt über das Telefonsystem unter Verwendung eines ADSL-Modems. Das Internet 11 ist gekoppelt an den IP-Router 13 über DS1 (1,544 Mbps unterstützend 5 oder mehr kontinuierliche Benutzer oder bis zu 55 Benutzer mit 10% Nutzung), DS3- (45 Mbps unterstützend bis zu 1500 Teilnehmer) oder OC3-Verbindungen. Der optionale Proxy-Server 17 dient der gleichen Funktion, der er im Kabelmodemsystem von 1 dient. Die ADSL-Modems 41 und 42 bei der Teilnehmerräumlichkeit 45 und der Zentraldienststelle 47 koppeln an das verdrillte Kupferleitungspaar, das ursprünglich verwendet wurde für POTS. Ein POTS-Splitter, der nicht gezeigt ist, leitet die analoge Sprache transparent weiter an die POTS-Zentraldienststelle in einer Frequenz unterhalb des ADSL-Bereichs. Das ADSL-Modem 41 bindet direkt an an den Ethernet-Anschluss eines Personal Computers oder an ein Ethernet-Hub. Der Zugriffsschalter 53 dient zum Konzentrieren von Zugriffsleitungen von den ADSL-Modems, wie z.B. 43-in-Router-Anschlüsse von IP-Router 13. Es ist wahrscheinlich, dass der Zugriffsadapter 53 ATM-Schaltstruktur einschließt. Das ADSL-Modem 41 kann das 3Com-HomeConnect-ADSL-Modem Ethernet oder irgendein äquivalentes ADSL-Modem sein.Referring to 2 There is a state-of-the-art connection between the Internet and a local area network in a home shown over the telephone system using an ADSL modem. The Internet 11 is coupled to the IP router 13 via DS1 (1.544 Mbps supportive of 5 or more continuous users or up to 55 users with 10% usage), DS3 (support 45 Mbps up to 1500 subscribers) or OC3 connections. The optional proxy server 17 serves the same function as it does in the cable modem system of 1 serves. The ADSL modems 41 and 42 at the subscriber premises 45 and the central office 47 connect to the twisted pairs of copper wires originally used for POTS. A POTS splitter, not shown, transparently forwards the analog voice to the POTS central office at a frequency below the ADSL range. The ADSL modem 41 connects directly to the Ethernet port of a personal computer or to an Ethernet hub. The access switch 53 serves to concentrate access lines from the ADSL modems, such as 43 in router ports from IP router 13 , It is likely that the access adapter 53 Includes ATM switching structure. The ADSL modem 41 For example, the 3Com HomeConnect ADSL modem can be Ethernet or any equivalent ADSL modem.

Bezugnehmend auf 3 ist dort ein Diagramm gezeigt eines Heimnetzwerkes, das ein Gateway aufweist innerhalb der Gattung der Erfindung, welches irgendeins einer Anzahl von unterschiedlichen Teilnehmerdienstdaten-Liefernetzwerken, die extern bezüglich einer Kundenräumlichkeit sind, koppelt an ein oder mehrere lokale Netzwerke, die digitale Daten liefern von den externen Netzwerken zu einem oder mehreren Geräten in den Kundenräumlichkeiten, die an die lokalen Netzwerke gekoppelt sind. Der Gateway nimmt die notwendigen Protokollwandlungen und Übersetzungen zwischen den Protokollen und den Paketformaten des lokalen Netzwerks und den Protokollen und den Paketformaten der teilnehmerdienstdatenlieferexternen Netzwerke vor. Das Heimnetzwerk ist nützlich zur Verteilung der digitalen Daten, welche kodieren Video auf Anforderung, Fernstudium, Videokonferenzen, Telefondienste, Internet-Webseiten und FTP-Dateien-Herunterladen, E-Mail und andere digitale Teilnehmerdienste an mehrere Geräte über ein oder mehrere lokale Netzwerke, die über die gesamten Nutzerräumlichkeiten verlaufen. Digitale Daten oder analoge Signale, die den Teilnehmerdienst implementieren (Teilnehmerdienst wird locker verwendet, um alle Signale zu meinen, egal ob analog oder digital übertragen an die Kundenräumlichkeiten über ein externes Netzwerk von irgendeiner Art einschließlich einer TV-Antenne), werden übertragen an die Kundenräumlichkeiten. Der Gateway 14 wandelt die einkommenden Signale in digitale Daten in Ethernet-Pakete und überträgt sie an die anfordernden Geräte, die an das lokale Netzwerk gekoppelt sind.Referring to 3 there is shown a diagram of a home network having a gateway within the class of the invention which couples any one of a number of different subscriber service data delivery networks external to a customer premises to one or more local area networks providing digital data from the external ones Networks to one or more devices in the customer premises that are linked to the local area networks. The gateway makes the necessary protocol conversions and translations between the protocols and the packet formats of the local network and the protocols and the packet formats of the subscriber service data external to the external networks. The home network is useful for distributing the digital data encoding video on demand, distance learning, videoconferencing, telephone services, Internet web pages and FTP file downloads, e-mail and other digital subscriber services to multiple devices over one or more local area networks across the entire user space. Digital data or analog signals implementing the subscriber service (subscriber service is loosely used to mean all signals, whether analog or digital, transmitted to the customer premises via an external network of some kind including a TV antenna) are transmitted to the customer premises , The gateway 14 converts the incoming signals into digital data in Ethernet packets and transmits them to the requesting devices that are coupled to the local network.

Der Gateway 14 fungiert, all die physikalischen Schichtankopplungen und Protokollwandlungen vorzunehmen, die notwendig sind, um ein oder mehrere lokale Netzwerke, die in den Kundenräumlichkeiten verlaufen, zu koppeln an digitale Datenverteilungsdienste, die geliefert werden über das Hybrid-Faser-Koax (HFC) eines Kabelfernsehsystems oder ein digitales Satellitendatenverteilungsnetzwerk oder die Telefonleitungen eines öffentlichen Diensttelefonnetzwerks. Hierin nachstehend werden diese digitalen Datenliefernetzwerke, die extern sind mit Bezug auf die Kundenräumlichkeiten, bezeichnet werden als die Subskriptionsnetzwerke oder die digitalen Datenliefernetzwerke, selbst wenn einige oder alle von ihnen ebenfalls analoge Signale wie auch digitale Signale liefern. Zum Beispiel wird das Kabel-TV-Subskriptionsnetzwerk 16 analoge CATV-Signale liefern, zusätzlich zu den digitalen Daten, die getragen werden auf seinen Stromaufwärts- und Stromabwärtsträgern. Ähnlich wird die Satellitenschüssel 56 Übertragungs-TV-Signale liefern wie auch digitale Daten, die moduliert sind auf dem Stromabwärtsträger. Die Öffentlicher-Dienst-Telefon-Netzwerk-(PSTN)-Telefonleitungen 58 werden ebenfalls analoge Telefonsignale liefern, zusätzlich zu digitalen Daten, die moduliert sind auf den Stromaufwärts- und Stromabwärtsträgern des ADSL-Dienstes.The gateway 14 functions to perform all of the physical layer interconnections and protocol conversions necessary to couple one or more local area networks running in the customer premises to digital data distribution services provided via the hybrid fiber coax (HFC) of a cable television system digital satellite data distribution network or the telephone lines of a public service telephone network. Hereinafter, these digital data delivery networks, which are external with respect to the customer premises, will be referred to as the subscription networks or the digital data delivery networks, even if some or all of them also provide analog signals as well as digital signals. For example, the cable TV subscription network becomes 16 provide analog CATV signals, in addition to the digital data carried on its upstream and downstream carriers. The satellite dish becomes similar 56 Transmission TV signals as well as digital data modulated on the downstream beam. The Public Service Telephone Network (PSTN) telephone lines 58 will also provide analog telephone signals, in addition to digital data modulated on the upstream and downstream bearers of the ADSL service.

Der Gateway 14 ist typischerweise ein Pentium- oder Celeron-Klassen-Personal-Computer-Host mit Protokollwandlung und Schaltsteuerprogrammen, die koope rieren mit dem Betriebssystem, um die Operationen der unterschiedlichen Schnittstellenschaltungen zu steuern, und der ein oder mehrere Netzwerkschnittstellenschaltungen aufweist, die die Medien des/der lokalen Netzwerk(e) treiben. In einigen Ausführungsformen können die Schnittstellenschaltungen gebildet werden auf dem Motherboard mit einem Host-Mikroprozessor. Jedoch ist in der bevorzugten Ausführungsform jede Schnittstellenschaltung eine separate Erweiterungskarte, die an den Systembus des Hosts anschließt und die einen geeigneten Verbinder hat zum Ankoppeln an das physikalische Medium des jeweiligen Digitaldatenlieferdienstes. Ähnlich kann die Netzwerkschnittstelle zu dem/den lokalen Netzwerken) eine Erweiterungskarte sein. Jedoch ist es für die lokale Netzwerkschnittstellenschaltung wünschenswert, dass sie eingebaut ist in dem Motherboard, so dass sie keinen Erweiterungsschacht verbraucht. In dieser Modulartypkonstruktion werden die Schaltungen und die Software, die all den Erweiterungsmodulen gemein sind, die an die verschiedenen Teilnehmernetzwerke ankoppeln, durch die Erweiterungsmodulschnittstellenschaltungen geteilt. So werden der Host-Mikroprozessor, Festplatte, RAM, CD-ROM/DVD, Energieversorgung, Netzwerkschnittstellenschaltung für die LAN(s), Anzeige und Tastatur alle geteilt wie auch das Betriebssystem, Management-Software und jegliche Protokollwandlungs-Software-Schichten, die all den Netzwerkschnittstellenschaltungen gemein sind. Ähnlich wird der Gateway 14 ein Paketschaltprozess und einen Crossbar-Schalter oder andere Schaltschaltungen aufweisen, die gesteuert werden durch den Schaltungsprozess, um Pakete zu routen, die empfangen wurden von den Subskriptionsanbietern an das geeignete LAN und umgekehrt, basierend auf der IP oder anderen Adressen in dem Kopf der Pakete. Diese beiden Elemente können ebenfalls geteilt werden durch die Erweiterungsmodul-Schnittstellenkarten, in dem Fall, dass das gemeinsame Benutzen der Schaltdienste durch all die Subskriptionsnetzwerk-Schnittstellenkarten in dem Gateway benötigt wird. Die Schaltungen und Software, die spezifisch sind zu jedem bestimmten Subskriptionsnetzwerk so wie z.B. MPEG-Kompression oder -Dekompression, Tuning, Detektion und Demodulation, Träger- und Taktwiedergewinnung, Videodekodierung, A/D- oder D/A-Wandlung usw. sind lokalisiert auf der Erweiterungsmodul-Schnittstellenkarte, die diesem Subskriptionsnetzwerk zugeordnet ist.The gateway 14 is typically a Pentium or Celeron class personal computer host with protocol conversion and switch control programs that cooperate with the operating system to control the operations of the various interface circuits, and that has one or more network interface circuits that the media of the / drive local network (s). In some embodiments, the interface circuits may be formed on the motherboard with a host microprocessor. However, in the preferred embodiment, each interface circuit is a separate expansion card that connects to the System bus of the host connects and has a suitable connector for coupling to the physical medium of the respective digital data delivery service. Similarly, the network interface to the local area network (s) may be an expansion card. However, it is desirable for the local network interface circuit to be installed in the motherboard so that it does not consume an expansion slot. In this type of module design, the circuits and software common to all the expansion modules that couple to the different subscriber networks are shared by the expansion module interface circuits. Thus, the host microprocessor, hard disk, RAM, CD-ROM / DVD, power supply, network interface circuit for the LAN (s), display and keyboard are all shared as well as the operating system, management software, and any protocol conversion software layers, all common to the network interface circuits. The gateway becomes similar 14 a packet switching process and a crossbar switch or other switching circuits controlled by the switching process to route packets received from the subscription providers to the appropriate LAN and vice versa based on the IP or other addresses in the header of the packets. These two elements can also be shared by the expansion module interface cards in the event that the sharing of switching services is required by all the subscription network interface cards in the gateway. The circuits and software specific to any particular subscription network, such as MPEG compression or decompression, tuning, detection and demodulation, carrier and clock recovery, video decoding, A / D or D / A conversion, etc., are localized the expansion module interface card associated with this subscription network.

Die bevorzugte modulare Konstruktion hat zwei wesentliche Vorteile. Zuerst schützt es die Investition des Kundens in den Gateway durch Bereitstellen von Flexibilität, den Gateway zu koppeln an irgendein Teilnehmernetzwerk, von dem sich herausstellt, dass es das zuverlässigste, kostengünstigste, flexibelste oder einfachste zu benutzende oder am wenigsten beschwerliche Teilnehmernetzwerk ist für Liefern irgendwelcher bestimmten digitalen Daten, basierend auf einem Dienst, der durch den Benutzer gewünscht ist. Zum Beispiel, wenn sich herausstellt, dass ADSL der beste Anbieter für Telefon- und Videotelefonie-Dienste ist, aber sich herausstellt, dass HFC der beste Anbieter ist für Video-auf-Anforderung- oder Fernstudiumdienste, und dieses die einzigen Dienste sind, die den Benutzer interessieren zu kaufen, kann der Nutzer einfach Erweiterungsmodule kaufen, um an diese beiden Subskriptionsdienste anzukoppeln. Es gibt dort keine Notwendigkeit, in ein Gateway zu investieren, der Hardware und Software bereitstellt für Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff wie auch diese für andere Dienste, weil der Benutzer nicht interessiert ist, Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff zu kaufen. Der erste Vorteil dehnt sich auch auf die Situation aus, wo der Benutzer später seine Meinung ändert und entscheidet, dass Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff nützlich ist, aber bestimmt, dass Satellitenlieferung durch DirectPCTM der beste Weg ist, diesen Dienst zu erhalten. In einem solchen Fall braucht der Benutzer keinen gänzlich neuen Gateway zu kaufen, sondern kann einfach eine zusätzliche modulare Erweiterungskarte zum Ankoppeln an eine Satellitenschüssel kaufen.The preferred modular design has two major advantages. First, it protects the customer's investment in the gateway by providing flexibility to couple the gateway to any subscriber network that turns out to be the most reliable, inexpensive, flexible, or easy-to-use or least cumbersome subscriber network for delivering any particular subscriber network digital data based on a service desired by the user. For example, if it turns out that ADSL is the best provider of telephone and video telephony services, but it turns out that HFC is the best provider for video-on-demand or distance learning services, and this is the only service that supports the Users interested in buying, the user can easily buy expansion modules to connect to these two subscription services. There is no need to invest in a gateway that provides hardware and software for high-speed Internet access as well as other services because the user is not interested in purchasing high-speed Internet access. The first advantage also extends to the situation where the user later changes his mind and decides that high-speed Internet access is useful, but determines that satellite delivery through DirectPC ™ is the best way to obtain this service. In such a case, the user does not need to buy a completely new gateway, but can simply buy an additional modular expansion card for coupling to a satellite dish.

Der zweite Vorteil der modularen Konstruktion des Gateways ist die Eigenschaft, die er hat, das Kundeninvestment zu schützen in dem Gateway durch Entkoppeln der physikalischen Struktur und Software der geteilten Komponenten des Gateways von Änderungen insbesondere der Subskriptionsnetzwerke. Bei der Entwicklung dieser Subskriptionsnetzwerke ist es wahrscheinlich, dass Protokolle physikalische Medien, Paketstrukturen usw. sich ändern, welches von der Natur her unvorhersehbar ist. Weiterhin mag sich über Zeit mit Wettbewerbskräften, die ähnlich sind zu jenen, die auf Fernverbindungsanbieter wirken, des Wettbewerb das Bild ändert, welches Subskriptionsnetzwerk der beste Anbieter von jedem speziellen Dienst ist, für den sich der Teilnehmer interessiert. Wenn ADSL nicht länger der beste Anbieter für Telefondienste ist und das HFC-Netzwerk ein besseres Angebot anbietet, braucht der Kunde kein gänzlich neuen Gateway zu kaufen, sondern kann einfach die ADSL-Schnittstellenkarte entfernen und ersetzen durch eine Kabelmodemkarte, um anzukoppeln an das HFC-Netzwerk, wenn eine Kabelmodemkarte nicht bereits zugegen ist. Ähnlich, wenn ADSL mit trägerloser Amplituden-/Phasenmodulation (CAP) den Weg ebnet zu diskreter Multiton(DMT)-Modulation als der neue Standard, kann der Nutzer einfach das CAP-basierte ADSL-Erweiterungsmodul austauschen mit einem DMT-basierten Modul.Of the second advantage of the modular design of the gateway is the property which he has to protect the customer investment in the gateway by decoupling the physical structure and software of the shared components the gateway of changes in particular the subscription networks. In the development of this Subscription networks are likely to have physical protocols Media, package structures, etc. are changing, which by nature is unpredictable. Furthermore, likes over time with competitive forces that are similar to those acting on long-distance providers of competition the picture changes, which subscription network is the best provider of any particular Service is, for the participant is interested. If ADSL is no longer the best provider for Phone services and the HFC network offers a better deal, the customer does not need completely to buy new gateway, but can simply use the ADSL interface card remove and replace with a cable modem card to dock to the HFC network if a cable modem card is not already present is. Similar, if ADSL with strapless Amplitude / phase modulation (CAP) paves the way for discrete multitone (DMT) modulation As the new standard, the user can simply use the CAP-based ADSL extension module exchange with a DMT-based module.

Die Struktur einer Ausführungsform des Gateways 14 wird detaillierter später beschrieben werden. Jedoch ist die Gattung des Gateways 14, der innerhalb der Lehre der Erfindung ist, definiert durch die folgenden Eigenschaften, die alle teilen werden:
einen programmierten Host-Computer mit einem Betriebssystem und mit einem oder mehreren Protokollwandlungsprozessen und einem Schaltsteuerprozess, der einen Paketschalter steuert, um Pakete zu leiten zwischen einem oder mehreren Teilnehmerdienstnetzwerken und dem/den lokalen Netzwerk(en), zu dem der Gateway gekoppelt ist;
eine oder mehr Schnittstellenschaltungen für das/die bestimmten lokalen Netzwerk(e), zu dem der Paketschalter gekoppelt ist, um die Pakete herauszutreiben auf das physikalische Medium des/der LAN(s);
entweder eine einzelne Schnittstellenschaltung, die ankoppeln kann an alle HFC-, PSTN- und Satellitendigitaldatenliefernetzwerke, die entweder auf dem Motherboard des Hosts ist oder separat von dem Motherboard ist und gekoppelt ist an den Host-Systembus, oder eine Mehrzahl von Erweiterungsschlitzen zum Koppeln individueller Teilnehmernetzwerk-Schnittstellenmodule an den Host-Systembus wie gewünscht, so dass jedes Modul die gemeinsamen Vorrichtungen des Hosts teilen kann, die benötigt werden, um das Modul zu unterstützen; und
worin die gemeinsamen Elemente des Hosts, die geteilt werden können durch all die Teilnehmernetzwerk-Schnittstellenschaltungen, geteilt werden für all die Teilnehmernetzwerke, zu denen das Gateway gekoppelt ist, wobei als Beispiel solche geteilte Schaltungen sind: der Host-Mikroprozessor, Festplatte, RAM, CD-ROM/DVD, Stromversorgung, Netzwerkschnittstellenschaltungen für die LAN(s), Anzeige und Tastatur, das Betriebssystem, irgendwelche Management-Software und irgendwelche Protokollwandlungssoftwareschichten, die all den Netzwerkschnittstellenschaltungen gemein sind, und ein Paketschaltprozess und ein Crossbar-Schalter oder Schaltschaltungen.
The structure of an embodiment of the gateway 14 will be described in more detail later. However, the genus of the gateway 14 , which is within the teaching of the invention, defined by the following properties, all of which will be shared:
a programmed host computer having an operating system and one or more protocol conversion processes and a switch control process that controls a packet switch to route packets between one or more subscriber service networks and the local network (s) to which the gateway is coupled;
one or more interface circuits for the particular local network (s) to which the packet switch is coupled to extract the packets to the physical medium of the LAN (s);
either a single interface circuit that can interface to all HFC, PSTN, and satellite digital data delivery networks that are either on the motherboard of the host or separate from the motherboard and coupled to the host system bus, or a plurality of expansion slots for coupling to individual subscriber networks Interface modules to the host system bus as desired so that each module can share the common devices of the host needed to support the module; and
wherein the common elements of the host, which can be shared by all the subscriber network interface circuits, are shared by all the subscriber networks to which the gateway is coupled, for example, such shared circuits: the host microprocessor, hard disk, RAM, CD ROM / DVD, power supply, network interface circuits for the LAN (s), display and keyboard, operating system, any management software and any protocol conversion software layers common to all the network interface circuits, and a packet switching process and a crossbar switch or circuits.

Der Gateway 14 wird ein Kabelmodem entweder auf einer modularen Erweiterungskarte haben oder als Teil der Subskriptionsnetzwerk-Schnittstellenschaltungsplatine. Diese Kabelmodemschaltung kann irgendeine von den Kabelmodems sein, die bekannt sind im Stand der Technik, welche hierin identifiziert sind, oder irgendein neues Kabelmodemdesign, das auftaucht, nachdem diese Anmeldung eingereicht wurde, da die Details des Kabelmodems zur gegenwärtigen Zeit nicht als kritisch betrachtet werden für die Erfindung.The gateway 14 will have a cable modem either on a modular expansion card or as part of the subscription network interface circuit board. This cable modem circuit may be any of the cable modems known in the art that are identified herein, or any new cable modem design that appears after this application has been filed, as the details of the cable modem are not considered to be critical at the present time The invention.

Ähnlich wird der Gateway 14 als Teil seiner Schnittstellenplatine oder als ein Erweiterungskartenmodul ein ADSL-Modem (oder SDSL- oder HDSL-Modem) aufweisen zum Empfangen einkommender digitaler Daten, die moduliert sind auf einen Stromabwärtsträger, und Ausgeben dieser als Ethernet-Pakete auf LAN(s) 18 und 20. In einigen alternativen Ausführungsformen könnten die LANs 18 und 20 ATM-LANs sein, oder eines könnte ATM und das andere Ethernet sein oder eine andere Technologie, so wie Faserkanalentscheidungsbaum (Fibre Channel Arbitrated Loop) mit geeigneten Anpassungen in dem Gateway 14, um die Daten geeignet zu paketisieren und geeignete Schaltungen und Protokolle bei allen Ni veaus von der physikalischen Schicht zu verwenden, MAC und Netzwerk oder Routing-Schichten bis hinauf zu der Anwendungsschicht für die bestimmten LANs in Benutzung. ATM-LAN-Schalter und Router sind verfügbar im Stand der Technik, und die Details ihrer Konstruktion werden hierbei durch Referenz inkorporiert.The gateway becomes similar 14 as part of its interface board or as an expansion card module, an ADSL modem (or SDSL or HDSL modem) for receiving incoming digital data modulated on a downstream bearer and outputting it as Ethernet packets on LAN (s) 18 and 20 , In some alternative embodiments, the LANs could 18 and 20 ATM LANs, or one could be ATM and the other Ethernet, or other technology such as fiber channel arbitration loop with appropriate adjustments in the gateway 14 to properly packetize the data and use appropriate circuits and protocols at all levels from the physical layer, MAC and network or routing layers up to the application layer for the particular LANs in use. ATM LAN switches and routers are available in the prior art, and the details of their construction are incorporated herein by reference.

Ähnlich empfängt das ADSL-Modem Ethernet-Pakete mit digitalen Daten, die Sprache, Bilder, Video usw. kodieren, und moduliert diese Daten auf einen Stromaufwärtsträger. ADSL zerschneidet die Anschlussbandbreite (die Bandbreite der verdrillten Paartelefonleitung von den Kundenräumlichkeiten zu der zentralen Dienststelle) in mehrere unabhängige Frequenzkanäle, die geeignet sind für irgendeine Kombination von Diensten, einschließlich Sprach-, ISDN-, VOD-Programmierung und interaktivem Spielen. Stromabwärtsdatenraten variieren von 1,544 bis 6,144 Mbps mit Stromaufwärtsraten von 16 bis 640 Kbps. Die Gateway-ADSL-Schnittstellenschaltung wird ebenfalls einen Sprachteiler aufweisen, wenn reguläre Analogtelefonie unterstützt wird zusätzlich zu den LAN-verbundenen Videofonen 60 und 62 oder anderen datenverbrauchenden Telefonen oder FAX-Geräten wie FAX 64, welches Sprache und Bilder empfängt und überträgt, oder Ruf-ID oder anderen Daten in digitaler Form. Solche anderen Daten können Sachen einschließen wie Hintergrundinformationsdatei bezüglich einer identifizierten Person durch Rufer-ID-Daten, die übertragen werden durch eine Anwendung auf den PC 22, der die Telefone unterstützt. Jedes konventionelle ADSL-(oder SDSL- oder HDSL-)-Modemdesign, wie z.B. das bekannte ADSL-Modem, das durch 3COM gefertigt wird (spezifisch identifiziert nachstehend und hierin inkorporiert durch Referenz), kann verwendet werden für die PSTN-ADSL-Schnittstellenschaltung oder das ADSL-Erweiterungsmodul, da die Details der ADSL-Schnittstellenschaltung nicht als kritisch für die Erfindung betrachtet werden. Das 3COM-ADSL-Modem koppelt an ein gedrilltes Paar, das ADSL-Dienste trägt und das einen Ethernet-10Base-T-Ausgang aufweist zum Koppeln an die LAN(s) 18 oder 20 über die geteilte Paketschaltschaltung des Gateways.Similarly, the ADSL modem receives Ethernet packets with digital data encoding voice, pictures, video, etc., and modulates these data onto an upstream carrier. ADSL slices the port bandwidth (the bandwidth of the twisted pair phone line from the customer premises to the central office) into multiple independent frequency channels suitable for any combination of services, including voice, ISDN, VOD programming, and interactive gaming. Downlink data rates vary from 1.544 to 6.144 Mbps with upstream rates of 16 to 640 Kbps. The gateway ADSL interface circuit will also have a voice divider if regular analog telephony is supported in addition to the LAN-connected video phones 60 and 62 or other data-consuming phones or FAX devices such as FAX 64 which receives and transmits voice and images, or call ID or other data in digital form. Such other data may include things such as background information file regarding an identified person by caller ID data transmitted by an application to the PC 22 that supports the phones. Any conventional ADSL (or SDSL or HDSL) modem design, such as the known ADSL modem manufactured by 3COM (specifically identified below and incorporated herein by reference), may be used for the PSTN ADSL interface circuit or the ADSL extension module, as the details of the ADSL interface circuit are not considered critical to the invention. The 3COM ADSL modem couples to a paired pair that carries ADSL services and has an Ethernet 10Base-T output for coupling to the LAN (s) 18 or 20 via the split packet switching circuit of the gateway.

Der Gateway 14 schließt ebenfalls als Teil seiner Teilnehmernetzwerkschnittstellenplatine oder als Teil seines Satellitennetzwerkserweiterungsmoduls eine Decoder-Box ein. Diese Satellitendecoderbox ist vom bekannten Design und geeignet, digitale Daten, die übertragen werden auf einem Downlink zu der Satellitenschüssel 56, zu empfangen, zu demodulieren, zu demultiplexen, zu erkennen und zu dekomprimieren (falls notwendig). Diese digitalen Daten können übertragen werden über einen Dienst wie z.B. Direkt-PC oder andere satellitenbasierte, digitale Datenlieferdienste, die vielleicht in Zukunft verfügbar werden, und die Schnittstellenschaltung, die notwendig ist, um digitale Daten, die übertragen werden zu einem bestimmten PC über Satellit, ist bekannt in der Direkt-PC-Anwendung und ist hierbei durch Referenz inkorporiert. Typischerweise schließt solche Satellitenschnittstellenschaltung ein einen Tuner, einen QPSK-Demodulator, einen Transport-Demultiplexer und eine bedingte Zugriffsschaltung. Wenn die Satellitenschnittstellenschaltung verwendet wird, um digitale Videosignal zu empfangen, welche komprimiert sind, kann die Satellitenschaltung Schaltungen einschließen, um die digitalisierten Videodaten zurück dezukomprimieren in ihrem Originalzustand (oder nahe zu ihrem Originalzustand, wenn verlustbehaftete Kompression, wie z.B. MPEG verwendet wurde). Jedoch, da unkomprimierte Übertragungsqualitätsstandard-NTSC-Video eine Bitrate benötigt von etwas mehr als 221 Mbps, ob die Satellitenschnittstellenschaltung des Gateways Dekompressionsschaltungen einschließt, hängt von der Bandbreite des/der lokalen Netzwerke) ab, die zu dem Gateway gekoppelt sind. Wenn die LAN(s) 10Base-T oder 100Base-T sind, dann werden die Videodigitaledaten komprimiert belassen und können übertragen werden über die LAN(s) mit durchaus akzeptabler Qualität bei T1-Geschwindigkeiten von 1,544 Mbps. MPEG-Komprimierung und -Dekomprimierung ist im Stand der Technik bekannt und ist hierin durch Referenz inkorporiert. MPEG-Kompression ist verlustbehaftete Kompression, welche verwendet: einen 7-Abgrifffilter zum Mitteln 7 benachbarter Pixel oder Linien; Farbraumkonversion; Skalieren zu einer Präsentationsauflösung vor Digitalisierung; Transformationen, wie z.B. die diskrete Kosinustransformation, Vektorquantisierung, Fraktaltransformation und Wavelet-Kompression; und Quantisierung oder Kompaktierungs-Kodierung, um die Anzahl von benötigten Bits zu reduzieren, die benötigt werden, um ein Bildpixel zu repräsentieren, wie z.B. Lauflängenkodierung, Huffman-Kodierung und arithmetische Kodierung; und Interrahmen-Kompression, um nur die Pixel zu übertragen, die sich zwischen Rahmen ändern. Viele Kompressionsstandards existieren, wie z.B. Px64, JPEG, MPEG 1 und 2 (MPEG 2 mit Übertragungsraten von 4 bis 100 Mbps ist bereits in Verwendung für digitale Videoübertragung über Satellitendienste wie z.B. DirecTV) und MPEG 4 (ein Nieder-Bitraten-Standard, der gedacht ist für Videofone und andere Kleinanzeigengeräte). Die Kompressions- und Dekompressionsschaltung all dieser Standards sind hierbei durch Referenz inkorporiert.The gateway 14 also includes a decoder box as part of its subscriber network interface board or as part of its satellite network extension module. This satellite decoder box is of the known design and suitable for transmitting digital data on a downlink to the satellite dish 56 to receive, demodulate, demultiplex, detect and decompress (if necessary). This digital data may be transmitted via a service such as direct PC or other satellite-based digital data delivery services that may become available in the future, and the interface circuitry necessary to transfer digital data transmitted to a particular personal computer via satellite. is known in the direct PC application and is hereby incorporated by reference. Typically, such satellite interface circuitry includes a tuner, a QPSK demodulator, a transport demultiplexer, and a conditional access circuit. When the satellite interface circuit is used to receive digital video signal which compresses For example, the satellite circuitry may include circuitry to decompress the digitized video data back to their original state (or near their original state when lossy compression such as MPEG was used). However, since uncompressed transmission quality standard NTSC video requires a bit rate of slightly more than 221 Mbps, whether the gateway's satellite interface circuit includes decompression circuits depends on the bandwidth of the local network (s) coupled to the gateway. If the LAN (s) are 10Base-T or 100Base-T, then the video digital data is left compressed and can be transmitted over the LAN (s) with quite acceptable quality at T1 speeds of 1.544 Mbps. MPEG compression and decompression is well known in the art and is incorporated herein by reference. MPEG compression is lossy compression which uses: a 7-tap filter to average 7 adjacent pixels or lines; Color space conversion; Scaling to a presentation resolution before digitizing; Transformations such as discrete cosine transformation, vector quantization, fractal transformation, and wavelet compression; and quantization or compaction coding to reduce the number of bits needed to represent an image pixel, such as runlength coding, Huffman coding and arithmetic coding; and interframe compression to transmit only the pixels that change between frames. Many compression standards exist, such as Px64, JPEG, MPEG 1 and 2 (MPEG 2 with transfer rates of 4 to 100 Mbps is already in use for digital video transmission via satellite services such as DirecTV) and MPEG 4 (a low-bitrate standard intended is for video phones and other small ad devices). The compression and decompression circuit of all these standards are incorporated herein by reference.

Weiter sollte die Satellitenschnittstellenschaltung oder das Satellitenerweiterungsmodul ebenfalls ein Konversionstelefonmodem einschließen zum Vornehmen von Rufaufhauzugriff zu dem Internet über das PSTN für Stromaufwärtsdatenübertragungen über den Server des Internet-Dienstanbieters. Downloads von dem Internet oder einem Videoserver oder einigen anderen digitalen Dienstservern werden heraufgestrahlt zu dem Satelliten und zurückübertragen auf dem Downlink, adressiert an einen spezifischen Benutzer, der den Downlink angefordert hat. Alle anderen Decoder-Boxen, die an die Satellitenschüsseln gekoppelt sind, die die gleiche Übertragung empfangen, weisen die so empfangenen Pakete zurück, da sie nicht an sie adressiert sind.Further The satellite interface circuit or the satellite extension module should also be include a conversion telephone modem for making call appearance access to the internet about the PSTN for Upstream data transfers over the Server of the Internet service provider. Downloads from the Internet or a video server or some other digital service server blasted up to the satellite and retransmitted on the downlink, addressed to a specific user who requested the downlink Has. All other decoder boxes coupled to the satellite dishes are the same transmission receive, reject the packets thus received because they are not addressed to them.

In der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, ist ein Kabelmodem 12 gezeigt, das extern zu dem Gateway ist, mit der Ausgabe-IP oder Ethernet-Paketen, die IP-Pakete einschließen, oder ATM-Zellen auf dem Bus 16 zum Koppeln an den Paketschaltprozess innerhalb des Gateways. Die bevorzugte Ausführungsform ist jedoch wie gezeigt in den 4A und 4B mit der Kabelmodemschaltung innerhalb des Gateways, wie gezeigt bei 70. Das bestimmte Kabelmodem, das bei 70 gezeigt ist, ist beschriftet als DOCSIS-1.2-kompatibel, aber es kann irgendein bekanntes Kabelmodemdesign sein, wie es auch ein externes Kabelmodem sein kann.In the embodiment which is in 3 shown is a cable modem 12 external to the gateway, with the output IP or Ethernet packets including IP packets or ATM cells on the bus 16 for coupling to the packet switching process within the gateway. However, the preferred embodiment is as shown in FIGS 4A and 4B with the cable modem circuitry within the gateway as shown 70 , The particular cable modem that comes with 70 is labeled as DOCSIS 1.2 compatible, but it may be any known cable modem design, as it may be an external cable modem.

Bezugnehmend auf 4A und 4B wenden wir uns nun spezifischeren Informationen über jede der möglichen Teilnehmerdienst-Digitaldaten-Liefernetzwerke und der Schnittstellenschaltung in dem Gateway 14 zu, die benötigt wird, um jedes der externen Netzwerke an das LAN auf der Kundenseite zu koppeln. Der Gateway 14 kann eine alleinstehende Schaltung sein, mit all den Schnittstellenschaltungen, die benötigt werden, um anzukoppeln an ein oder mehrere externe Netzwerke, die eingeschlossen sind als ein permanenter Teil davon ohne Einsteckerweiterungsmöglichkeit im Gegensatz zu der bevorzugten modularen Konstruktion, die in 8 gezeigt ist, wo externe Netzwerkschnittstellenschaltungen hinzugefügt werden können, wenn benötigt.Referring to 4A and 4B Now, let's turn to more specific information about each of the potential subscriber service digital data delivery networks and the interface circuitry in the gateway 14 required to couple each of the external networks to the client-side LAN. The gateway 14 may be a stand-alone circuit, with all the interface circuits needed to couple to one or more external networks included as a permanent part thereof without a plug-in expansion capability in contrast to the preferred modular design disclosed in US Pat 8th where external network interface circuits can be added as needed.

Zuerst können digitale Datendienste geliefert werden durch ein Koaxialkabel 10, welches die Abnahmeleitung in einem Kabel-TV-HFC-Netzwerk (nicht gezeigt) repräsentiert. Das Kabel-TV-Netzwerk hat ein Kopfendmodem (nicht gezeigt), welches die HFC-Kabel-CATV-Anlage an Weitverkehrsnetzwerke koppelt, wie z.B. das Internet wie auch das Öffentliche Diensttelefonnetzwerk (hierin nachstehend PSTN) über ein oder mehrere Router, Brücken oder Gateways (nicht gezeigt). Das Kopfendmodem kann ebenfalls das HFC an lokale Server koppeln, wie z.B. VOD-Server.First, digital data services can be delivered through a coaxial cable 10 representing the pickup line in a cable TV HFC network (not shown). The cable TV network has a head end modem (not shown) which couples the HFC cable CATV to wide area networks, such as the Internet as well as the public service telephone network (hereinafter PSTN) via one or more routers, bridges or gateways (Not shown). The head end modem can also couple the HFC to local servers, such as VOD servers.

Digitale Daten, die Videosignale, Telefondienste, Daten kodieren, die empfangen werden von dem Internet usw., sind moduliert durch das Kopfendmodem auf ein oder mehrere Stromabwärtskanäle für simultane Übertragung auf der HFC-Kabelanlage mit regulärer Analog-Kabel-TV-Programmierung. Die Kabel-TV-Kanäle weisen jeweils ihre eigene Frequenz auf, so dass sie nicht miteinander in Konflikt geraten. Die Stromabwärtsdigitaldienstdaten sind moduliert auf einen Träger, der eine Frequenz aufweist, die nicht in Konflikt steht mit Frequenzen auf der Kabel-TV-Programmierung oder mit Stromaufwärtsdaten, die moduliert sind auf eine unterschiedliche Stromaufwärtsträgerfrequenz. Daten von unterschiedlichen Quellen werden gemultiplext sowohl auf die Stromaufwärts- als auch auf die Stromabwärtskanäle durch irgendein bekanntes Mittel, einschließlich Zeittrennungsmultiplexen, Code-Trennungsmultiplexen, synchrones Code-Teilungsmultiplexen oder Frequenzteilungsmultiplexen.Digital data encoding video signals, telephone services, data received from the Internet, etc. are modulated by the head end modem on one or more downstream channels for simultaneous transmission on the HFC cable system with regular analog cable TV programming. The cable TV channels each have their own frequency, so they do not conflict with each other. The downstream digital service data is modulated onto a carrier having a frequency that does not conflict with frequencies on the cable TV programming or with upstream data modulated at a different upstream carrier frequency. Data from different sources is multiplexed on both the upstream and downstream channels by any known means, including Time Division Multiplexing, Code Separation Multiplexing, Synchronous Code Division Multiplexing or Frequency Division Multiplexing.

Digitale Daten können geliefert werden über das HFC unter Verwendung des asynchronen Transfermodus (ATM) oder ATM über B-ISDN-Typ-Dienste, die angepasst sind für HFC, und den bestimmten Typ von Transmittern, Modulation und Multiplexen, welche verwendet werden. ATM und B-ISDN (Breiband-ISDN) werden unaufhaltsam verbunden, und diese sind eine Mehrzahl von Standards, die festgesetzt wurden durch ITU-T, die existieren, welche hierin durch Referenz inkorporiert sind. Diese Standards sind: I.113; I.121; I.150; I.211; I.311; I.321; I.327; I.361; I.362; I.363; I.413; I.432; I.555; und I.610. ATM-Forum-Implementierungsdokumente von Signifikanz, welche hierin inkorporiert sind durch Referenz, sind: ATM-User-Network-Interface-(UNI)-Spezifikation von PVCs; ATM-Broadband-Intercarrier-Interface-(B-UNI)-Spezifikation und ATM-Date-Exchange-Interface-(DXI)-Spezifikation; Internet-Engineering-Task-Force-Anforderungen für Kommentare (RFC), welche hierin durch Referenz inkorporiert sind, sind: RFC 1483: Definition of Multiprotocol Encapsulation over AAL5; und RFC 1577: Definition of Internet IP over ATM.digital Data can to be delivered via the HFC using asynchronous transfer mode (ATM) or ATM over B-ISDN type services, which are adapted for HFC, and the particular type of transmitters, modulation and multiplexing, which be used. ATM and B-ISDN (Breiband-ISDN) are unstoppable and these are a set of standards that are set were identified by ITU-T, which exist by reference herein are incorporated. These standards are: I.113; I.121; I.150; I.211; I.311; I.321; I.327; I.361; I.362; I.363; I.413; I.432; I.555; and I.610. ATM Forum Implementation Documents of significance, which are incorporated herein by reference, are: ATM User Network Interface (UNI) specification of PVCs; ATM Broadband Intercarrier Interface (B-UNI) Specification and ATM Date Exchange Interface (DXI) specification; Internet engineering task force requirements for comments (RFC), which are incorporated herein by reference, are: RFC 1483: Definition of Multiprotocol Encapsulation over AAL5; and RFC 1577: Definition of Internet IP over ATM.

ATM ist ein Liefermechanismus der Wahl, da sich ihre 48-Oktett-Nutzlasten und 5-Oktett-Köpfe in jeder Zelle sehr gut anbieten für Video, Bild, Telefax, Sprache oder Daten. Weiterhin gibt die festgesetzte Zellgröße Routern und Schaltern die Vorteile von Vorhersehbarkeit verglichen mit einem Rahmen variabler Länge. Diese beiden Überlegungen erreichen erniedrigte Verzögerung, wenn Daten sich durch das Schaltsystem und über die Übertragungsverbindungen in häufigen kleinen Stößen bewegen. Es müssen keine langen Rahmen übertragen werden, die Schalteranschlüsse binden und dadurch Verzögerungen verursachen für Rahmen von anderen Quellen, die die gleichen Anschlüsse verwenden müssen. ATM hat ebenfalls den Vorteil, in der Lage zu sein, die Menge von benötigter Bandbreite anzupassen, um eine Sitzung während der Sitzung zu unterstützen. Jedoch stellen ATM-Netzwerke weder Fehlererkennung noch Korrektur oder Protokollwandlungen bereit. Diese Funktionen werden dem Benutzer überlassen.ATM is a delivery mechanism of choice, given its 48 octet payloads and 5 octet heads in each cell very well offer for video, image, fax, language or data. Furthermore, the fixed cell size gives routers and switches the benefits of predictability compared to one Variable length frame. These two considerations achieve decreased delay, when data passes through the switching system and over the transmission links in frequent moving small bumps. There is no need long frame transfer be, the switch connections bind and thereby cause delays for frame from other sources that need to use the same connectors. ATM has also the advantage of being able to handle the amount of bandwidth required adapt to a session during to support the meeting. however ATM networks neither error detection nor correction or Protocol conversions ready. These functions are left to the user.

Ähnlich können digitale Daten übermittelt werden über HFC unter Verwendung diskreter Multiton-(DMT)-Technologie, typischerweise unter Verwendung in ADSL, jedoch angepasst an HFC und den bestimmten Typ von Transmittern, Modulation, Multiplexen, welche verwendet werden. DMT ist eine neue Technologie, die entwickelt wurde für ADSL, welche geliefert wird über gedrillte Paare, die DSPs benutzen, um mehr als 6 Mbps von Video-, Daten-, Bild- und Sprachsignalen über die derzeit existierende Ein-Paar-Kupferverdrahtung zu pumpen, aber sie könnte ebenfalls verwendet werden, um Daten über HFC-Kabelanlagen zu übertragen. DMT stellt 4 asymmetrische „A"-Kanäle bereit bei 1,5 Mbps, von denen jeder ein VCR-Qualitätssignal bereitstellt und welche zusammengebündelt werden können, so dass zwei A-Kanäle einen „Sport"-Qualitätsvideokanal liefern und alle vier A-Kanäle zusammenarbeitend digital erweiterte Auflösungs-TV-Signale senden können. DMT liefert ebenfalls einen „H-Null"-Kanal bei 384 Kbps, um Northern Telecomm's multirate ISDN Dialable Wideband-Dienst oder äquivalentes zu liefern. Dieser Kanal kann ebenfalls verwendet werden für Heimarbeittelekommunizierer, für Hochbandbreitenzugriff auf Firmen-LAN unter Verwendung von Northern Telecomm's DataSPAN oder anderen Rahmen-Relay-Diensten. DMT liefert ebenfalls einen ISDN-Basisratenkanal, beinhaltend zwei „B"-Kanäle von 64 Kbps und einen „D"-Kanal bei 16 Kbps. Der Basisratenkanal erlaubt Zugriff auf einen weiten Bereich von auftauchenden ISDN-Diensten, ohne die Notwendigkeit eines dedizierten Kupferpaares oder der Unkosten einer dedizierten NT1-Einheit zu Hause. Diese Kanäle erlauben ebenfalls Erweiterung von Northern Telecom's VISIT-Persönlichen-Videokonferenzdiensten auf zu Hause bei fraktalen T-1-Raten (Px64). DMT liefert ebenfalls einen Signalisierungs- und Steuerkanal, der betrieben wird bei 16 Kbps, welches dem Heimbenutzer VCR-Typsteuerung über VOD-Filme und andere Dienste einschließlich schnellem Vorwärts-, Rückwärtssuchen und Pausefunktionen liefert. Schließlich bietet DMT ebenfalls eingebettete Operationen oder Overhead-Kanäle für Administration, initiale Systemwartung, Audits usw. All dieses wird geliefert ohne Unterbrechen des POTS-Dienstes, wenn er über ein Kupferpaar geliefert wird. HFC könnte ebenfalls potentiell POTS liefern, jedoch ohne ein dediziertes Paar zu jedem Heim, solcher Dienst wäre Gegenstand von Überlastung und Verlust von POTS für die gesamte bediente Nachbarschaft durch ein einziges Kabel in dem Fall eines Fehlers des Kabels.Similarly, digital Data is transmitted via HFC using discrete multi-tone (DMT) technology, typically using in ADSL, but adapted to HFC and the particular one Type of transmitters, modulation, multiplexing, which uses become. DMT is a new technology developed for ADSL which is delivered over twisted pairs using DSPs to capture more than 6 Mbps of video, Data, picture and speech signals over the existing ones Pump one-pair copper wiring, but it could also be used to data about HFC cable systems transferred to. DMT provides 4 asymmetric "A" channels at 1.5 Mbps, each providing a VCR quality signal and which bundled together can be leaving two A channels a "sports" quality video channel deliver and all four A channels working together to digitally broadcast advanced resolution TV signals. DMT also supplies a "H-zero" channel at 384 Kbps, around Northern Telecomm's multirate ISDN Dialable Wideband service or equivalent to deliver. This Channel can also be used for home office telecommuters, for high bandwidth access on corporate LAN using Northern Telecomm's DataSPAN or others Frame Relay services. DMT also provides an ISDN basic rate channel, including two "B" channels of 64 Kbps and a "D" channel at 16 Kbps. The basic rate channel allows access to a wide range of emerging ISDN services, without the need for a dedicated Copper pair or the cost of a dedicated NT1 unit Home. These channels also allow expansion of Northern Telecom's VISIT Personal Video Conferencing Services at home at fractal T-1 rates (Px64). DMT also supplies a signaling and control channel operating at 16 Kbps, which gives the home user VCR type control over VOD movies and other services including fast forward, reverse Search and pause functions. Finally, DMT also offers embedded operations or overhead channels for administration, initial System maintenance, audits, etc. All this is delivered without interruption the POTS service when over a copper pair is delivered. HFC could also potentially POTS deliver, but without a dedicated couple to each home, such Service would be Subject of overload and loss of POTS for the entire serviced neighborhood through a single cable in the Case of a fault of the cable.

In der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, werden digitale Daten auf der HFC-Abnahmeleitung wiederhergestellt durch irgendein bekanntes Kabelmodem 12. Ein Beispiel eines geeigneten Kabelmodems, das SCDMA-Upstream-Multiplexen verwendet, ist gegeben in der PCT-Veröffentlichtung WO 97/08861, veröffentlicht am 6. März 1997, welches hierin durch Referenz inkorporiert ist. Ein Beispiel von Software und Hardware in dem Kabelmodem 12, welches DOCSIS-1.2-kompatibel ist, ist gegeben in den folgenden US-Patentanmeldungen, von denen alle hierin durch Referenz inkorporiert sind: Seriennummer 09/074,036, eingereicht 5/6/98, bezeichnet APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING AN SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO AN MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK RATE THAN THE UPSTREAM; Seriennummer 09/152,645, eingereicht 9/14/98, bezeichnet METHOD AND APPARATUS OF USING A BANK OF FILTERS FOR EXCISION OF NARROW BAND INTERFERENCE SIGNAL FROM CDMA SIGNAL; Seriennummer 09/152,643, eingereicht 9/14/98, bezeichnet TWO DIMENSIONAL INTERLEAVE PROCESS FOR CMDA TRANSMISSIONS OF ONE DIMENSIONAL TIMESLOT DATA; Seriennummer 09/337,167, eingereicht 9/21/99, bezeichnet MIXED DOCSIS 1.0 TDMA BURSTS WITH SCDMA TRANSMISSION ON THE SAME FREQUENCY CHANNEL; Seriennummer 08/760,412, eingereicht 12/4/96, bezeichnet LOWER OVERHEAD METHOD FOR DATA TRANSMISSION USING ATM AND SCDMA OVER HYBRID FIBER COAX CABLE PLANT, veröffentlicht als PCT-Veröffentlichung WO 97/34421 am 18. September 1997. Die PCT- Veröffentlichung WO 97/34421, die veröffentlicht wurde am 18. September 1997, erläutert Hardware und Software zur Übertragung von IP-Paketen, die empfangen wurden von dem Internet über HFC unter Verwendung von ATM-Zellen und virtuellen Kanälen, zu einem entfernten Einheitskabelmodem und Verteilung der Daten zu Periphergeräten über ein lokales Netzwerk. Spezifisch lehrt WO 97/34421:
Empfangen von Internetprotokollpaketen, die an eine Entität gerichtet sind, die eine IP-Adresse aufweist auf einem LAN bei einer Kundenräumlichkeit, und Nachschauen einer Ethernet-Quelle und Zieladressen, die abgebildet sind auf IP-Adressen, und Erzeugen eines Ethernet-Kopfes und Anhängen dieses an das IP-Paket;
Hinzufügen von RFC-1483-Bits und CRC-Bits und hinreichende Pad-Bits, um eine ganze Zahl zu erreichen eines ATM-Zelllastabschnitts von 48 Bytes, um in einem AAL5-Formatpaket zu resultieren;
Parsen der resultierenden AAL5-Pakete in einer Mehrzahl von ATM-Zelllastabschnitten von jeweils 48 Bytes;
Hinzufügen eines Standard-5-Byte-ATM-Zellkopfs zu jeder ATM-Zelle;
Kodieren des PTI-Feldes des ATM-Zellkopfs mit einem Bit, welches signalisiert, welches die letzte Zelle in dem Paket ist;
Ausgeben der ATM-Zellen an eine Formatierer-Schaltung in dem Kopfendkabelmodem als einen OC3-TDMA-Strom;
Optimieren von ATM-Zellköpfen, um die Größe der Köpfe zu reduzieren herunter auf 2 Bytes, welche die 16 am wenigsten signifikanten Bits von dem VPI/VCI-Feld umfassen, und Kodieren der letzten Zelldaten in zwei 9. Bits der zwei 9-Bit-Abschnitte des stromabwärtsoptimierten ATM-Zellkopfs;
Kodieren der 9. Bits von jedem der ersten acht „Bytes" (Byte ist hier benutzt im Sinne einer 9-Bit-Entität);
Parsen der optimierten ATM-Stromabwärtszellen in 9-Bit-Bytes und Senden dieser als einen TDM-Strom an den Kopfendkabelmodem-Stromabwärtstransmitter für Übertragung (dieser Transmitter kann irgendein konventioneller Transmitter sein, aber bevorzugterweise ist es ein SCDMA-Transmitter, der jedes 9-Bit-Byte aufteilt in drei Tribits und diese verschachtelt in Elemente von einem Informationsvektor, der den virtuellen Kanälen entspricht, die dem bestimmten Modem zugeordnet sind, zu dem jedes 9-Bit-Byte gerichtet ist, und Spreizen des Spektrums des Informationsvektors unter Verwendung einer oder mehrere Spreizcodes, die zu dem einen oder mehreren zugeordneten virtuellen Kanälen zugeordnet sind);
Kopfendkabelmodemtransmitter kodiert die 9-Bit-Bytes und moduliert diese auf einen Stromabwärtsträger zur Übertragung über virtuelle Kanäle von dem Kopfende über HFC zu einem entfernten Einheit-(RU)-Kabelmodem.
In the embodiment which is in 3 As shown, digital data on the HFC drop line is recovered by any known cable modem 12 , An example of a suitable cable modem using SCDMA upstream multiplexing is given in PCT publication WO 97/08861, published March 6, 1997, which is incorporated herein by reference. An example of software and hardware in the cable modem 12 which is DOCSIS 1.2 compatible is given in the following US patent applications, all of which are incorporated herein by reference: Serial No. 09 / 074,036, filed 5/6/98, referenced APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING TO SCDMA UPSTREAM OR ANY OTHER TYPE UPSTREAM TO MCNS DOWNSTREAM OR ANY OTHER TYPE DOWNSTREAM WITH A DIFFERENT CLOCK RATE THAN THE UPSTREAM; Serial No. 09 / 152,645, filed 9/14/98, referred to METHOD AND APPARATUS OF USING A BANK OF FILTERS FOR EXCISION OF NARROW BAND INTERFERENCE SIGNAL FROM CDMA SIGNAL; Serial No. 09 / 152,643, filed 9/14/98, designated TWO DIMENSIONAL INTERLEAVE PROCESS FOR CMDA TRANSMISSIONS OF ONE DIMENSIONAL TIMESLOT DATA; Serial Number 09 / 337,167, filed 9/21/99, designated MIXED DOCSIS 1.0 TDMA BURSTS WITH SCDMA TRANSMISSION ON THE SAME FREQUENCY CHANNEL; Serial No. 08 / 760,412, filed 12/4/96, designated LOWER OVERHEAD METHOD FOR DATA TRANSMISSION USING ATM AND SCDMA OVER HYBRID FIBER COAX CABLE PLANT, published as PCT Publication WO 97/34421 on September 18, 1997. PCT Publication WO 97/34421, published September 18, 1997, discusses hardware and software for transmitting IP packets received from the Internet via HFC using ATM cells and virtual channels to a remote unified cable modem and distribution of the data to peripherals over a local area network. Specifically, WO 97/34421 teaches:
Receiving Internet Protocol packets directed to an entity having an IP address on a LAN at a customer premises, and looking up an Ethernet source and destination addresses mapped to IP addresses, and generating and attaching an Ethernet header to the IP packet;
Adding RFC 1483 bits and CRC bits and sufficient pad bits to reach an integer of an ATM cell load portion of 48 bytes to result in an AAL5 format packet;
Parsing the resulting AAL5 packets into a plurality of ATM cell load sections of 48 bytes each;
Adding a standard 5-byte ATM header to each ATM cell;
Encoding the PTI field of the ATM cell header with a bit which signals which is the last cell in the packet;
Outputting the ATM cells to a formatter circuit in the headend cable modem as an OC3 TDMA stream;
Optimize ATM cell headers to reduce head size down to 2 bytes comprising the 16 least significant bits from the VPI / VCI field, and encode the last cell data into two 9th bits of the two 9-bit Sections of the downstream optimized ATM cell header;
Encoding the 9th bits of each of the first 8 "bytes" (byte is used herein in terms of a 9-bit entity);
Parse the optimized ATM downstream cells into 9-bit bytes and send them as a TDM stream to the headend cable modem downstream transmitter for transmission (this transmitter can be any conventional transmitter, but preferably it is a SCDMA transmitter, each 9-bit Byte divides into three tribits and these interleave into elements of an information vector corresponding to the virtual channels associated with the particular modem to which each 9-bit byte is directed, and spreading the spectrum of the information vector using one or more Spreading codes associated with the one or more associated virtual channels);
The headend cable modem transmitter encodes the 9-bit bytes and modulates them onto a downstream carrier for transmission via virtual channels from the headend via HFC to a remote unit (RU) cable modem.

Das optimierte System verwendet ein Zwei-Niveau-Adressierungsschema und eine Abbildung zwischen jedem logischen Kanal und dem zugeordneten RU für diesen Kanal. Der Zwei-Byte-Kopf in der stromabwärtsoptimierten ATM-Zelle identifiziert den einzelnen Logikkanal, auf dem die Daten zu übertragen sind, und dieser einzelne Logikkanal entspricht einem einzelnen der vielen RUs. Die Ethernet-Adresse des bestimmten Prozesses oder Peripheriegerätes bei der RU, zu der die Nutzlastdaten gerichtet sind, sobald sie an der RU ankommen, ist enthalten als mehrere Bytes in den Nutzlastdaten.The optimized system uses a two-level addressing scheme and a mapping between each logical channel and the associated one RU for this channel. The two byte header identified in the downstream optimized ATM cell the single logical channel on which the data is to be transmitted, and this single logic channel corresponds to a single one of the many RUs. The Ethernet address of the specific process or peripheral device the RU to which the payload data is addressed as soon as it reaches the RU is included as several bytes in the payload data.

Bei dem RU-Kabelmodem (12 in 3 oder 70 in 4A) werden die 9-Bit-Bytes wieder hergestellt, wiedergeordnet in AAL5-Pakete und eingekapselt in ein oder mehrere Ethernet-Pakete zur Übertragung über das LAN. Spezifisch führt das RU-Kabelmodem die folgende Verarbeitung durch:
Die einkommenden Signale von der Kabelabnahme 10 werden demoduliert, gedemultiplext und erkannt in Übereinstimmung damit, ob Multiplex- und Modulationsschemata verwendet wurden durch den Kopfendstromabwärtstransmitter für die Übertragung auf separaten Logikkanälen, um so die 9-Bit-Bytes wiederherzustellen;
eine Formatiererschaltung findet die ATM-Zellbegrenzungen durch Untersuchen der 9. Bits für den Startcode und Wiederzusammensetzen der 50-Byte-optimierten Stromabwärts-ATM-Zelle;
der Formatierer in jeder RU untersucht den 2-Byte-Kopf in jeder ATM-Zelle, um festzustellen, ob die ATM-Zelle an diese RU gerichtet ist, und um die Zelle zu verwerfen, wenn sie an eine andere RU gerichtet ist (RU und Kabelmodem bei der gleichen Kundenräumlichkeit), werden austauschbar verwendet) und leitet sie weiter zu einer Segmentierungs- und Wiederzusammensetzungsschaltung (SAR) als einen Utopia-Datenstrom, wenn die Zelle an diese RU gerichtet ist;
Die SAR stellt die AAL5-Paket-Grenzen wieder her durch Finden der RFC-1483-Bits und die letzten Zellcodes und setzt die AAL5-Pakete wieder zusammen und prüft sie auf Fehler unter Verwendung der CRC-Bits und speichert die korrigierten AAL5-Pakete im Speicher für Beschaffung durch einen Ethernet-Controller und leitet einen Zeiger auf das Paket an den Ethernet-Controller;
der Ethernet-Controller beschafft das AAL5-Paket, angezeigt durch jeden Zeiger, und entfernt die RFC-1483-Bits und sendet die verbleibenden Bits als ein Ethernet-Paket (nach Entfernen der RFC-1483-Bits ist das Verbleibende ein Ethernet-Kopf gefolgt durch einen IP-Kopf gefolgt durch einen Nutzlastabschnitt).
In the RU cable modem ( 12 in 3 or 70 in 4A ), the 9-bit bytes are recovered, re-ordered into AAL5 packets, and encapsulated in one or more Ethernet packets for transmission over the LAN. Specifically, the RU cable modem performs the following processing:
The incoming signals from the cable removal 10 are demodulated, demultiplexed, and recognized in accordance with whether multiplexing and modulation schemes have been used by the headend downstream transmitter for transmission on separate logic channels so as to recover the 9-bit bytes;
a formatter circuit finds the ATM cell boundaries by examining the 9th bits for the start code and reassembling the 50-byte optimized downstream ATM cell;
the formatter in each RU examines the 2-byte header in each ATM cell to determine if the ATM cell is directed to that RU and to discard the cell if it is directed to another RU (RU and Cable modem at the same customer premises), are used interchangeably) and forwards them to a segmentation and reassembly circuit (SAR) as a Utopia data stream when the cell is directed to that RU;
The SAR restores the AAL5 packet boundaries by finding the RFC 1483 bits and the last cell codes and reassembling the AAL5 packets and checking them for errors using the CRC bits and storing the corrected AAL5 packets in the memory for acquisition by an Ethernet controller and initiating one Pointer to the packet to the ethernet controller;
the Ethernet controller obtains the AAL5 packet indicated by each pointer and removes the RFC 1483 bits and sends the remaining bits as an Ethernet packet (after removing the RFC 1483 bits, the remainder is followed by an Ethernet header by an IP header followed by a payload portion).

In der Ausführungsform von 3, wenn das Kabelmodem 12 die Struktur und Funktionalität aufweist, die gerade beschrieben wurde, empfängt der Gateway 14 das Stromabwärts-Ethernet-Paket auf Leitung 16 und koppelt es einfach durch einen Paketschaltprozess auf dem Gateway auf das geeignete LAN-Subnetz (wenn in den Kundenräumlichkeiten mehr als ein LAN verwendet wird). Wenn nur ein LAN verwendet wird, können die Ethernet-Pakete einfach gesendet werden an eine Ethernet-Netzwerk-Schnittstellenkarte in dem Gateway zum Heraustreiben auf das LAN. Ebenso werden Ethernet-Pakete, die empfangen wurden von dem LAN mit IP-Adressen, die anzeigen, dass sie gerichtet sind an Prozesse, die gekoppelt sind an das Weitverkehrsnetzwerk, zu dem das Kabelmodem 12 gekoppelt ist, geleitet durch den Gateway an das Kabelmodem 12. Dort werden sie übertragen auf einem Stromabwärtskanal, zugeordnet zu Kabelmodem 12, und wie derhergestellt durch das Kopfendemodem und gekoppelt an das Internet durch einen Router an dem Kopfende.In the embodiment of 3 when the cable modem 12 the gateway has the structure and functionality just described 14 the downstream ethernet packet on cable 16 and simply couples it to the appropriate LAN subnet through a packet switching process on the gateway (if more than one LAN is used in the customer premises). If only one LAN is used, the Ethernet packets can simply be sent to an Ethernet network interface card in the gateway for driving on the LAN. Likewise, Ethernet packets that have been received from the LAN have IP addresses that indicate that they are addressed to processes that are coupled to the wide area network to which the cable modem is attached 12 coupled through the gateway to the cable modem 12 , There they are transmitted on a downstream channel, assigned to cable modem 12 and as made by the headend modem and coupled to the Internet through a router at the headend.

Andere Beispiel von Hochgeschwindigkeitskabelmodems, die für Kabelmodem 12 verwendet werden könnten, sind gegeben in Azzam, High Speed Cable Modems, (McGraw Hill 1997), ISBN 0-07-006417-2, welches hierin durch Referenz inkorporiert ist.Other example of high speed cable modems used for cable modem 12 can be used are given in Azzam, High Speed Cable Modems, (McGraw Hill 1997), ISBN 0-07-006417-2, which is incorporated herein by reference.

Typischerweise sind die lokalen Netzwerke 18 und 20 10Base-T-Telefonleitungen oder Cat-3-, -4- oder -S-UTP-(verdrillte Paare)-Typ-LANs mit irgendeiner Topologie. Diese LANs sind kostengünstig, und es gibt viele Quellen für kostengünstige Netzwerkadapter, Hubs und Perhiphergeräte. Die physikalischen Medien von LAN(s) 18 und 20 können bereitgestellt werden als eine Verdrillte-Paar-Telefonleitung, mit der die Kundenräumlichkeiten bereits verdrahtet sind, oder es kann eine CAT-5-Verdrahtung sein oder ein RF- oder infrarot-drahtloses LAN-System oder das Koax von dem Kabel-TV-System, welches durch das Haus verläuft, kann verwendet werden für ein ThickNet-(10Base-5)- oder ThinNet-(10Base-2)-LAN. Der letztere Fall nimmt an, dass das Koax getrennt wurde von der Standard-CATV-Abnahmeleitungsspeisung und gekoppelt ist an TV-Gerät-Peripheriegeräte nur indirekt über das Kabelmodem 12. Jedoch ist es auch möglich, die Verbindung des Koaxialkabels beizubehalten, das durch die Räumlichkeiten verläuft zu der HFC-Kabelabnahme 10 für Lieferung von FDMA-analog-CATV-Programmkanälen an verschiedene TVs und VCRs in dem Haus und das 10Base-T- oder drahtlose LAN zu verwenden für Lieferung von digitalen Diensten an die verschiedenen Peripheriegeräte über Netzwerkadapterschaltungen.Typically, the local networks 18 and 20 10Base-T telephone lines or Cat 3, 4, or -S UTP (twisted pair) type LANs with any topology. These LANs are inexpensive, and there are many sources of low cost network adapters, hubs, and peripheres. The physical media of LAN (s) 18 and 20 may be provided as a twisted-pair telephone line with which the customer premises are already wired, or it may be a CAT-5 wiring or an RF or infrared wireless LAN system or the coax of the cable TV system which passes through the house can be used for a ThickNet (10Base-5) or ThinNet (10Base-2) LAN. The latter case assumes that the coax has been disconnected from the standard CATV drop line feed and is coupled to TV peripheral equipment only indirectly via the cable modem 12 , However, it is also possible to maintain the connection of the coaxial cable passing through the premises to the HFC cable removal 10 for delivery of FDMA analog CATV program channels to various TVs and VCRs in the home and the 10Base-T or wireless LAN for delivery of digital services to the various peripherals via network adapter circuits.

3 zeigt Gateway 14 als gekoppelt an zwei LANs 18 und 20, von denen eines ein Hochgeschwindigkeits- und das andere ein Niedriggeschwindigkeits-LAN ist. Das Hochgeschwindigkeits-LAN kann ein 100BaseT sein und ist verwendet, um hochbandbreitenkonsumierende Dienste wie z.B. Videokonferenzen, Video auf Anforderung, Hochgeschwindigkeitsinternetzugriff zu liefern. Es können dort eins oder mehrere LANs gekoppelt sein an dem Gateway. Wenn es dort mehr als ein LAN gibt, stellt der Gateway 14 ebenfalls eine Routing-Funktion bereit, um die Ethernet-Pakete auf das geeignete Netzwerk zu bringen, zu dem die Periphergeräte gekoppelt sind, die die IP-Adresse in dem Paket haben. 3 shows gateway 14 as paired with two LANs 18 and 20 one of which is a high-speed LAN and the other is a low-speed LAN. The high-speed LAN can be a 100BaseT and is used to deliver high-bandwidth consuming services such as video conferencing, video-on-demand, high-speed Internet access. There may be one or more LANs coupled to the gateway. If there is more than one LAN, the gateway will stop 14 also a routing function ready to put the Ethernet packets on the appropriate network to which the peripherals are coupled that have the IP address in the packet.

Die lokalen Netzwerke 18 und 20 dienen ebenfalls dem doppelten Zweck, den Computern auf dem Netzwerk zu erlauben, miteinander zu kommunizieren und Ressourcen zu teilen, wie z.B. geteilte Festplatten, Drucker usw. Zum Beispiel ist der PC 22 typischerweise ein windows-basierter Personal Computer, aber kann auch eine Macintosh- oder andere Workstation sein, der mit Netzwerkcomputern 24 und 26 kommunizieren kann, um Dateien zu erlauben, auf der Festplatte vom PC 22 erzeugt zu werden, auf welche zugegriffen werden kann durch die Netzwerkcomputer, oder Dokumente zu erzeugen auf den Netzwerkcomputern 24 und 26, die auf der Festplatte von PC 22 gespeichert sind. Durch den Gateway 14 und ein internes ADSL-Modem oder Kabelmodem können die Netzwerkcomputer ebenfalls auf das Internet zugreifen und Web-Seiten herunterladen, E-Mails senden usw.The local networks 18 and 20 also serve the dual purpose of allowing the computers on the network to communicate with each other and share resources, such as shared hard drives, printers, etc. For example, the PC 22 typically a windows-based personal computer, but may also be a Macintosh or other workstation connected to network computers 24 and 26 can communicate to allow files on the hard drive from the PC 22 to be generated, which can be accessed by the network computer, or to generate documents on the network computers 24 and 26 that on the hard disk of PC 22 are stored. Through the gateway 14 and an internal ADSL modem or cable modem, the network computers can also access the Internet and download web pages, send e-mails, and so on.

Das Fernsehgerät 28 ist gekoppelt an das lokale Netzwerk 18 über einen Netzwerkadapter 30, welcher fungiert, um komprimierte Digitaldaten in empfangenen Ethernet-Paketen zu wandeln in Videosignale auf Leitung 32. Der TV kann verwendet werden in interaktiven Kommnunikationen, so dass Stromaufwärtsdaten gesendet werden können durch Benutzung einer Infrarot- oder RF-drahtloser Tastatur 34. Solche Daten können den Titel oder die Nummer eines VOD-Films einschließen, der anzufordern ist, oder Stromaufwärtstext, der zu senden ist, in einer multimedia-interaktiven Präsentation. Zusätzlich kann eine infrarote oder HF-Fernsteuerung 80 verwendet werden, um Befehle zu übertragen an den Netzwerkadapter 30, wie z.B. Abspielen, Pause, Zeitlupe, Stopp, Zurückspulen usw., um Video-auf-Anforderung-Dienste zu steuern. Information, die der Kunde zu senden wünscht, wird eingegeben auf der Tastatur und kommuniziert zu dem Netzwerkadapter 30 über Infrarot- oder RF-Übertragung von der Tastatur 34 und/oder Fernsteuerung 80. Die Datenübertragungen werden empfangen, demoduliert und erkannt, um die Daten wieder herzustellen, und die Daten werden adressiert und paketiert in IP-Pakete, die eingekapselt sind innerhalb von Ethernet-Paketen durch einen Infrarot- und/oder RF-Receiver 82 in dem Netzwerkadapter 30 (siehe 5, welches ein Blockdiagramm des Netzwerkadapters 30 ist). Die Ethernet-Pakete, die die Stromaufwärts-VOD-Anforderungsdaten beinhalten, sind an den Gateway 14 adressiert. Diese Pakete werden auf das LAN 20 geleitet durch eine Netzwerkschnittstellenkarte 84, welche die Medienzugriffssteuerung vornimmt und physikalische Schichtprotokolle, ob LAN in Verwendung ist, wie z.B. CSMA/CD in dem Fall von Ethernet-LANs.The television 28 is linked to the local network 18 via a network adapter 30 which functions to convert compressed digital data in received Ethernet packets into video signals on line 32 , The TV can be used in interactive communications so that upstream data can be sent using an infrared or RF wireless keyboard 34 , Such data may include the title or number of a VOD movie to be requested or upstream text to be sent in a multimedia-interactive presentation. In addition, an infrared or RF remote control 80 used to transfer commands to the Network Adapters 30 such as play, pause, slow motion, stop, rewind etc. to control video-on-demand services. Information that the customer wishes to send is entered on the keyboard and communicates with the network adapter 30 via infrared or RF transmission from the keyboard 34 and / or remote control 80 , The data transmissions are received, demodulated and recognized to recover the data, and the data is addressed and packetized into IP packets encapsulated within Ethernet packets by an infrared and / or RF receiver 82 in the network adapter 30 (please refer 5 , which is a block diagram of the network adapter 30 is). The Ethernet packets containing the upstream VOD request data are to the gateway 14 addressed. These packages are on the LAN 20 passed through a network interface card 84 which performs media access control and physical layer protocols, whether LAN is in use, such as CSMA / CD in the case of Ethernet LANs.

Das IP-Paket, das jede VOD-Anforderung einkapselt, ist adressiert an den bestimmten Videoserver, der die Daten liefern wird. Standardmaus- oder Touchpad-Typ-Technologie in der Infrarottastatur und/oder Fernsteuerung 80 sendet Zeigerinformation an den Receiver 82, so dass der Benutzer Menüs anfordern kann von jedem Videoserver und auf eine Videoauswahl zeigen kann von jedem angezeigten Menü auf dem TV. In einer Ausführungsform hat die Fernsteuerung 80 oder IR-Tastatur 34 Funktionstasten, die gedrückt werden können, um Menüs von VOD-Auswahlen anzufordern von dem Satellit, den HFC- und ADSL-Videoservern. Wenn diese Funktionstasten gedrückt werden, wandelt der Receiver 82 die Anforderung in ein IP-Paket, das adressiert ist an den geeigneten Videoserver, wobei Übertragung der gegenwärtigen Menüdaten angefordert wird. Die Menüdaten, die gegenwärtig verfügbare Auswahlen auflisten, werden gesendet als Stromabwärts-IP-Pakete, die adressiert sind an den Videoadapter, der die IP-Adresse aufweist, die die Quelladresse des Menüanforderungspakets war. Diese IP-Pakete erreichen die IP-Videoschaltung 242, wo sie erkannt und geleitet werden über den Bus 87 zu der 2/3-D-Graphikschaltung 83, welche die Daten wandelt in Graphikdatensignale auf Leitung 85, welche benutzt werden wird, um die Menüs anzuzeigen.The IP packet encapsulating each VOD request is addressed to the particular video server that will provide the data. Standard mouse or touchpad type technology in the infrared keyboard and / or remote control 80 sends pointer information to the receiver 82 so that the user can request menus from any video server and can point to a video selection from any menu displayed on the TV. In one embodiment, the remote control has 80 or IR keyboard 34 Soft keys that can be pressed to request menus of VOD selections from the satellite, HFC and ADSL video servers. When these function buttons are pressed, the receiver converts 82 the request in an IP packet addressed to the appropriate video server, requesting transmission of the current menu data. The menu data listing currently available selections are sent as downstream IP packets addressed to the video adapter having the IP address that was the source address of the menu request packet. These IP packets reach the IP video circuit 242 where they are recognized and directed by bus 87 to the 2/3-D graphics circuit 83 The data is converted into graphics data signals on line 85 which will be used to display the menus.

Wenn der Benutzer auf eine bestimmte Menüauswahl zeigt auf einem angezeigten Menü, wird die Zeigerinformation übertragen an den Receiver 82 und gewandelt in Graphikanweisungen, die übertragen werden über die Leitung 81 an die optionale 2/3-D-Graphikschaltung 83. Die Graphikschaltung 83 erzeugt Graphiken zum Überlagern auf der TV-Anzeige, und die Zeigerinformation wird gewandelt in ein Graphikbild wie einen Zeiger oder eine Hand, die der Benutzer bewegen kann auf dem angezeigten Menü durch Verwendung einer Maus oder eines Touchpads. Wenn der Benutzer auf eine VOD-Auswahl zeigt und einen „Anforderungs"-Befehl gibt, wird das Menü, in dem der Zeiger liegt, übertragen über den Bus 81 an den Receiver 82, und die Position auf dem Menü, wo der Zeiger gegenwärtig lokalisiert ist, wird bestimmt durch die Graphikschaltung 83 und übertragen an den Receiver 82. Das Menü und so bestimmte gegenwärtige Positionsdaten werden abgebildet auf einer IP-Adresse eines bestimmten Servers und einer bestimmten VOD-Auswahl, die verfügbar ist von diesem Server. Der Receiver 82 verwendet dann die IP-Adresse des Videoservers als eine Zieladresse und seine eigene IP-Adresse als eine Quelladresse und die angeforderte Auswahl, um ein IP-Paket zu erzeugen, das die VOD-Anforderung trägt. Dieses Paket wird dann eingekapselt in ein Ethernet-Paket, adressiert an Gateway 14 und gesendet an den Gateway über die NIC 84 und das LAN 20. Der Gateway entfernt den Ethernet-Kopf und leitet das IP-Paket an den geeigneten Videoserver über das geeignete Stromaufwärtsmedium für diesen Videoserver.When the user points to a particular menu selection on a displayed menu, the pointer information is transmitted to the receiver 82 and converted to graphics instructions that are transmitted over the line 81 to the optional 2/3-D graphics circuit 83 , The graphics circuit 83 generates graphics for superimposition on the TV display, and the pointer information is converted into a graphic image such as a pointer or a hand that the user can move on the displayed menu by using a mouse or a touchpad. When the user points to a VOD selection and issues a "Request" command, the menu in which the pointer is located is transmitted over the bus 81 to the receiver 82 , and the position on the menu where the pointer is currently located is determined by the graphics circuit 83 and transmit to the receiver 82 , The menu, and thus certain current location data, are mapped to an IP address of a particular server and a particular VOD selection that is available from that server. The receiver 82 then uses the IP address of the video server as a destination address and its own IP address as a source address and the requested selection to generate an IP packet carrying the VOD request. This packet is then encapsulated in an Ethernet packet addressed to Gateway 14 and sent to the gateway via the NIC 84 and the LAN 20 , The gateway removes the Ethernet header and routes the IP packet to the appropriate video server through the appropriate upstream medium for that video server.

In alternativen Ausführungsformen kann der Benutzer einfach die Zahl einer Kategorie von Video eingeben von einem angezeigten Menü von verfügbaren Kategorien und die Nummer einer Videoauswahl auf dem angezeigten Menü. Die Menünummer und die Programmnummer werden dann gewandelt in ein VOD-Anforderungs-IP-Paket durch den Receiver 82 und dann eingekapselt in ein Ethernet-Paket, das adressiert ist an den Gateway 14. Der Gateway 14 verarbeitet dann die VOD-Anforderung, wie oben beschrieben.In alternative embodiments, the user may simply enter the number of a category of video from a displayed menu of available categories and the number of video selections on the displayed menu. The menu number and program number are then converted into a VOD request IP packet by the receiver 82 and then encapsulated in an Ethernet packet addressed to the gateway 14 , The gateway 14 then processes the VOD request as described above.

Wenn das Stromaufwärts-VOD-Anforderungspaket den Gateway 14 erreicht, wird es verarbeitet durch das Ethernet (oder andere LAN-Protokolle) zu IP-Protokollwandlung, und Routing-Prozess (hierin nachstehend bezeichnet als Routing-Schaltung) wird ausgeführt durch die Host-Computerschaltung und die Software-Verarbeitung symbolisiert durch Block 86 in 4A (4A4B sind zusammen ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Gateways). Die Routing-Schaltung 86 routet dann das VOD-Anforderungspaket an das geeignete Subskriptionsdienstdatenliefernetzwerk für Lieferung an das Verarbeitungs-/Zielgerät, das in der IP-Zieladresse genannt ist.If the upstream VOD request packet is the gateway 14 reached, it is processed by the Ethernet (or other LAN protocols) to IP protocol conversion, and routing process (hereinafter referred to as routing circuit) is executed by the host computer circuit and the software processing symbolized by block 86 in 4A ( 4A - 4B together are a block diagram of one embodiment of the gateway). The routing circuit 86 then routes the VOD request packet to the appropriate subscription service data delivery network for delivery to the processing / target device named in the IP destination address.

Die Routing-Schaltung 86 ist als ein separater Logikblock in 4A gezeigt von dem Host-Mikroprozessor 128 und seinen zugeordneten Periphergeräten: Direktzugriffsspeicher 129, nichtflüchtiger Speicher 131, um das Bios zu speichern, Festplattencontroller 133 und die Festplatte 135, die er steuert, Anzeigeadapter 137 und Anzeige 139, Tastaturschnittstelle 141 und Tastatur 143. All diese Periphergeräte sind konventionell. In einer tatsächlichen Schaltung ist die Routing-Schaltung 86 üblicherweise der Host-Mikroprozessor, der programmiert ist, die IP zu Ethernet und umgekehrt Protokollwandlung vorzunehmen, Routing-Tabellenkonstruktion und Paket-Routing-Funktionen auszuführen zusammen mit beliebigen anderen notwendigen Funktionen für einen Router einschließlich Netzwerkschnittstellen und beliebigen anderen Funktionen, die für den Routing-Prozess benötigt werden, der in dem Flussdiagramm hierin beschrieben ist. Beschreibung von Gateways, Routern, dem Internetprotokoll und IEEE-802.3-Ethernet-Lokalnetzwerken können gefunden werden in Tannenbaum, Computer Networks, 2. Ausgabe (Prentice Hall 1989) ISBN 0-13-162959-X und Stallings, Data and Computer Communications, 4. Ausgabe, (MacMillan Publishing 1994) ISBN-0-02-415441-5, welche beide hierin durch Referenz inkorporiert sind.The routing circuit 86 is as a separate logic block in 4A shown by the host microprocessor 128 and its associated peripherals: Random Access Memory 129 , non-volatile memory 131 to save the bios, hard disk controllers 133 and the hard drive 135 he controls display adapters 137 and display 139 , Keyboard interface 141 and keyboard 143 , All these peri phergeräte are conventional. In an actual circuit is the routing circuit 86 usually the host microprocessor programmed to perform the IP to Ethernet and conversely protocol conversion, execute routing table construction and packet routing functions along with any other necessary functions for a router including network interfaces and any other functions required for the routing Process described in the flowchart herein. Description of Gateways, Routers, Internet Protocol and IEEE 802.3 Ethernet Local Area Networks can be found in Tannenbaum, Computer Networks, 2nd Ed. (Prentice Hall 1989) ISBN 0-13-162959-X and Stallings, Data and Computer Communications, 4 Ed., (MacMillan Publishing 1994) ISBN-0-02-415441-5, both of which are incorporated herein by reference.

Die Funktion des Gateways ist es, Protokollwandlung, Paketformatwandlung, Video-, Sprach- und Datendemodulation, Erkennungs- und Demultiplex-Dienste, konventionelle Zugriffssteuerung bereitzustellen, um zu verhindern, dass Nicht teilnehmer Dienste empfangen, die sie nicht gezeichnet haben. Der Gateway 14 führt Funktionen aus von einem Kabelmodem und einer Set-Top-Decoder-Box für einen Satelliten-Digitaldaten-Teilnehmerdienst, wie z.B. DirectPC, und führt Funktionen von einem ADSL-Modem aus. Als Teil dieser Schnittstellenschaltung führt der Gateway MPEG-Codierungsdienste, IP-Video aus. IP-Video umfasst den Prozess der Wiedergewinnung von Stromabwärts-IP-Paketen und Senden dieser an einen Eingangsanschluss eines Router-Prozesses und Empfangen von Ethernet-Stromaufwärtspaketen und Wandeln dieser in IP-Pakete und Stromaufwärtssenden dieser. Der Gateway führt ebenfalls IP-Telefondienste aus (ähnlich zu IP-Videodiensten, mit der Ausnahme von Telefonie über das Internet) wie auch Schalt- und Routing-Dienste. Mehr Details über die Struktur und den Betrieb des Gateways werden nachstehend enthalten sein.The function of the gateway is to provide protocol conversion, packet format conversion, video, voice and data demodulation, recognition and demultiplexing services, conventional access control to prevent non-subscribers from receiving services that they have not subscribed to. The gateway 14 performs functions of a cable modem and a set-top decoder box for a satellite digital subscriber service, such as DirectPC, and performs functions from an ADSL modem. As part of this interface circuit, the gateway performs MPEG encoding services, IP video. IP video involves the process of retrieving downstream IP packets and sending them to an input port of a router process and receiving Ethernet upstream packets and converting them into IP packets and upstream transmissions thereof. The gateway also performs IP telephony services (similar to IP video services, with the exception of telephony over the Internet) as well as switching and routing services. More details about the structure and operation of the gateway will be included below.

Es obliegt den Netzwerkschnittstellenkarten der Periphergeräte, die Ethernet-Pakete von dem LAN 18 zu empfangen, zu bestimmen, ob diese an die Ethernet-Adresse dieses peripheren Geräts gerichtet sind, die Nutzlastdaten zu wandeln in ein nutzbares Format für das Periphergerät und die Daten zu transferieren an den Prozess, der die IP-Adresse in dem Paket aufweist.It handles the network interface cards of the peripherals, the Ethernet packets from the LAN 18 to determine whether they are directed to the Ethernet address of this peripheral device, to convert the payload data into a usable format for the peripheral device and to transfer the data to the process having the IP address in the packet.

Angenommen, dass der Dienst getragen wird durch das Heimnetzwerk, wird bidirektionale Datenübertragung benötigt, und ATM wird stromaufwärts verwendet, wobei die Stromaufwärtsdatenübertragungsverarbeitung von dem Periphergerät zu dem Internet über das Kabelmodem 12 wie folgt ist, angenommen, dass das Kabelmodem von dem Typ ist, der definiert ist in der PCT-Veröffentlichtung WO 97/34421, welche hierin durch Referenz inkorporiert ist:
Der Anmeldungsprozess, der Stromaufwärtsdaten senden muss, gibt ein oder mehrere Ethernet-Pakete auf das LAN 18 aus, welche die IP-Adresse der Entität auf dem Internet einschließen, zu dem die Daten gerichtet sind;
jedes Ethernet-Paket wird geroutet durch den Gateway 14 an das Kabelmodem 12, wenn es eine IP-Adresse aufweist, die anzeigt, dass es gerichtet ist an eine Entität auf dem Internet, zu dem der Gateway gekoppelt ist über das Kabelmodem 12;
das SAR in dem RU-Kabelmodem fügt Pad-Bits zu jedem Ethernet-Paket hinzu, berechnet CRC-32-Fehlererkennungsbits und fügt RFC-1483-Bits hinzu, so dass das resultierende Paket einen vielfachen, ganzzahligen Wert von 48 Bytes aufweist;
das SAR parst die Pakete in mehrere 48-Byte-ATM-Zellnutzlastabschnitte ohne Kopf-Bytes, fügt Standard-5-Byte-ATM-Zellköpfe zu jedem Nutzlastabschnitt hinzu unter Verwendung eines virtuellen Verbindungsidentifizierers, der den virtuellen Stromaufwärtskanal identifiziert, der dieser RU zugewiesen ist, um das VPI-/VCI-Feld zu konstruieren, und verwendet letzte Zell-, Normalzell- und Idle-Zellinformation, um das PTI-Feld zu konstruieren, und kalkuliert ein HEC-Feld und überträgt die resultierenden ATM-Zellen an einen Formatierer als einen Utopia-Strom;
der Formatierer fügt ein 9. Bit zu jedem Byte in der Zelle hinzu und kodiert die 9. Bits mit einem Startcode, letzten Zell-, Normalzell- und Idle-Zellcoden unter Verwendung der Information in dem PTI-Feld von jedem ATM-Zellkopf;
der Formatierer entfernt den 5-Byte-Kopf von jeder ATM-Zelle, während er die Information speichert, und parst jede Stromaufwärts-ATM-Zelle in 9-Bit-Bytes und platziert ein 9-Bit-Byte in jeden Zeitschlitz eines Stromaufwärtsinformationsvektors, der dem virtuellen Kanal entspricht, welcher diesem RU-Modem zugewiesen wurde, und überträgt den Informationsvektor an den Stromaufwärtstransmitter in dem RU-Kabelmodem 12 unter Verwendung der Information in dem VPI-/VCI-Feld des Kopfes, um zu identifizieren, welcher virtuelle Kanal in welchem jeweiligen 9-Bit-Byte von jeder ATM-Zelle zu übertragen ist;
der Stromaufwärtstransmitter des RU-Modems überträgt die Stromaufwärtsdaten in dem geeigneten virtuellen Kanal wie durch Spreizen des Spektrums des 9-Bit-Bytes unter Verwendung einer oder mehrere Spreizcode, die dem/den virtuellen Kanal/Kanälen zugeordnet sind, die der RU zugeordnet sind;
die Spreizspektrumdaten werden dann übertragen auf dem Stromaufwärtsträger;
der Receiver in dem Kopfendkabelmodem empfängt die Stromaufwärtsübertragungen von jeder RU und demoduliert und demultiplext und erkennt die übertragenen Daten von jedem 9-Bit-Byte und platziert die wiederhergestellten 9-Bit-Bytes in die Zeitschlitze auf einem TDMA-Bus, welcher dem Logikkanal entspricht, in dem die Daten empfangen wurden;
ein Formatierungsprozess in dem Kopfendmodem demultiplext den TDMA-Strom und setzt die 48-Byte-optimierten Stromaufwärts-ATM-Zellen wieder zusammen unter Verwendung der Signalisierungsdaten in den 9. Bits und platziert jede ATM-Zelle in einen Teil eines Zellpuffers, der dediziert ist zum Speichern von ATM-Zellen von der RU, welche die Daten erzeugt hat unter Verwendung der Zeitschlitzdaten, um zu bestimmen, von welcher RU jede ATM-Zelle angekommen ist;
ein Zellausgabesteuerprozess empfängt dann jede 48-Byte-ATM-Zelle und erzeugt einen Standard-5-Byte-Kopf und überträgt die Standard-53-Byte-ATM-Zelle in dem OC3-Formatdatenstrom an eine Segmentations- und Wiederzusammensetzschaltung in einen Router in dem Kopfendkabelmodem;
der SAR-Fehler prüft die 53-Byte-ATM-Zelle unter Verwendung des HEC-Feldes und entfernt die Kopf-Bytes, während er die VPI-/VCI- und die PTI-Feldinformation aufbewahrt, und rekonstruiert die AAL5-Sequenz unter Verwendung der RFC-1483-Bits und der letzten Zelldaten, die kodiert sind in dem PTI-Feld, um die Paketgrenzen zu finden, und durch Verbindung der 48-Byte-Nutzlastabschnitte der ATM-Zellen und prüft das Paket auf Fehler unter Verwendung von CRC-Bits;
wenn keine Fehler gefunden werden, werden die RFC-1483-Bits und die CRC-Bits und Pad-Bits entfernt, um einen Ethernet-Paketkopf, einen IP-Kopf und einen Nutzlastabschnitt zurückzulassen, und das Resultat wird gesendet an einen Router zum Routen auf dem geeigneten Subnetz, um zu dem Ziel zu gelangen, das die IP-Adresse hat irgendwo auf dem Weitverkehrsnetzwerk.
Assuming that the service is being carried by the home network, bidirectional data transmission is needed and ATM is used upstream, with the upstream data transfer processing from the peripheral to the internet via the cable modem 12 as follows, it is assumed that the cable modem is of the type defined in PCT Publication WO 97/34421, which is incorporated herein by reference:
The login process, which must send upstream data, places one or more Ethernet packets on the LAN 18 which include the entity's IP address on the Internet to which the data is directed;
Each Ethernet packet is routed through the gateway 14 to the cable modem 12 if it has an IP address indicating that it is addressed to an entity on the Internet to which the gateway is coupled via the cable modem 12 ;
the SAR in the RU cable modem adds pad bits to each Ethernet packet, calculates CRC-32 error detection bits, and adds RFC 1483 bits so that the resulting packet has a multiple, integer value of 48 bytes;
the SAR parses the packets into multiple 48 byte ATM cell payload sections without header bytes, adds default 5 byte ATM cell headers to each payload section using a virtual connection identifier identifying the upstream virtual channel assigned to that RU to construct the VPI / VCI field, and uses last cell, normal cell and idle cell information to construct the PTI field, and calculates an HEC field and transmits the resulting ATM cells to a formatter a Utopia stream;
the formatter adds a 9th bit to each byte in the cell and encodes the 9th bits with a start code, last cell, normal cell and idle cell codes using the information in the PTI field of each ATM cell header;
the formatter removes the 5-byte header from each ATM cell while storing the information, and parses each upstream ATM cell into 9-bit bytes and places a 9-bit byte in each time slot of an upstream information vector corresponds to the virtual channel assigned to this RU modem and transmits the information vector to the upstream transmitter in the RU cable modem 12 using the information in the VPI / VCI field of the header to identify which virtual channel is to be transmitted in which respective 9-bit byte of each ATM cell;
the upstream transmitter of the RU modem transmits the upstream data in the appropriate virtual channel such as by spreading the spectrum of the 9-bit byte using one or more spreading codes associated with the virtual channel (s) assigned to the RU;
the spread spectrum data is then transmitted on the upstream carrier;
the receiver in the headend cable modem receives the upstream transmissions from each RU and demodulates and demultiplexes and detects the transmitted data from each 9-bit byte and places it the recovered 9-bit bytes into the time slots on a TDMA bus corresponding to the logical channel in which the data was received;
a formatting process in the headend modem demultiplexes the TDMA stream and reassembles the 48-byte optimized upstream ATM cells using the signaling data in the 9th bits and places each ATM cell in a part of a cell buffer dedicated to Storing ATM cells from the RU that generated the data using the timeslot data to determine from which RU each ATM cell arrived;
a cell output control process then receives each 48-byte ATM cell and generates a standard 5-byte header and transmits the standard 53-byte ATM cell in the OC3 format data stream to a segmentation and reassembly circuit in a router Kopfendkabelmodem;
the SAR error checks the 53-byte ATM cell using the HEC field and removes the header bytes while preserving the VPI / VCI and PTI field information, and reconstructs the AAL5 sequence using the RFC 1483 bits and the last cell data encoded in the PTI field to find the packet boundaries and connecting the 48-byte payload portions of the ATM cells and checking the packet for errors using CRC bits ;
if no errors are found, the RFC 1483 bits and the CRC bits and pad bits are removed to leave an Ethernet packet header, an IP header, and a payload portion, and the result is sent to a router for routing the appropriate subnet to get to the destination that has the IP address somewhere on the wide area network.

Wenn das Kabelmodem 12 die Architektur irgendeines beliebigen Kabelmodems aufweist, das in Azzam, High Speed Cable Modems, beschrieben ist, können ge eignete Modifikationen zu den oben beschriebenen Stromabwärts- und Stromaufwärtsprozessen, die oben beschrieben wurden, vorgenommen werden, oder die Stromaufwärts- und Stromabwärtsprozesse, die in diesen Modems verwendet werden, können verwendet werden für Lieferung der gleichen digitalen Dienste, die sie im Stand der Technik zur Lieferung verwendet haben. Zum Beispiel irgendwelche Kabelmodem-Hardware- und -Softwarestrukturen, die im Stand der Technik bekannt sind, welche in tatsächlichen Feldversuchen verwendet wurden, die identifiziert sind in Azzam, High Speed Cable Modems, Kapitel 14, Abschnitt 14.2, Seiten 512–518 (McGraw Hill 1997), ISBN 0-07-006417-2 können verwendet werden, und alle diese Modemdesigns sind hierdurch inkorporiert durch Referenz. Die Kabelmodems, deren Schaltung und Software hierin inkorporiert sind durch Referenz, schließen ein: das LANcity Personal; Hybrid Networks Cable Client Modem 211; Zenith HomeWorks Elite; Motorola CyberSurfr; General Instruments SURFboard SB1000; Hewlett-Packard QuickBurst; Com21 ComPort; Toshiba und beliebige andere Kabelmodems, die konform sind mit dem IEE-802.14-Standard.If the cable modem 12 With the architecture of any of the cable modems described in Azzam, High Speed Cable Modems, suitable modifications can be made to the above-described downstream and upstream processes described above, or the upstream and downstream processes therein Modems used can be used for delivery of the same digital services that they have used in the prior art for delivery. For example, any cable modem hardware and software structures known in the art used in actual field trials identified in Azzam, High Speed Cable Modems, Chapter 14, Section 14.2, pages 512-518 (McGraw Hill 1997), ISBN 0-07-006417-2 can be used, and all of these modem designs are hereby incorporated by reference. The cable modems whose circuitry and software are incorporated herein by reference include: LANcity personnel; Hybrid Networks Cable Client Modem 211; Zenith HomeWorks Elite; Motorola CyberSurfr; General Instruments SURFboard SB1000; Hewlett-Packard QuickBurst; Com21 ComPort; Toshiba and any other cable modem that complies with the IEEE 802.14 standard.

Typischerweise wird die IEEE-802.14-kompatible Kabelmodemgattung Arten beinhalten, die die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Stromabwärtsdaten, die beinhaltet sind in einem der 6-MHz-TV-Kanäle, die das Spektrum oberhalb von 550 MHz belegen;
Stromaufwärtskanal, mit einem zugeordneten Band zwischen 5 und 45 MHz;
64-QAM-Stromabwärtsmodulationslieferung oberhalb von 30 Mbps-Datenrate;
Stromaufwärtskanal, der QPSK-Modulation oder eine Kombination von TDMA- und synchronen Code-Teilungs-Multipler-Zugriff-Multiplextechniken aufweist und QAM-Modulationslieferung von 2 bis 10 Mbps in jedem Stromaufwärtskanal;
eine Medienzugriffssteuersoftwareschicht zum Vermitteln von Stromaufwärtszugriff zwischen mehreren Benutzern, die das gleiche Kabelmedium teilen;
ein MAC-Protokoll, welches ATM-freundlich ist unter Verwendung des ATM-Zelltransportkonzepts und möglicherweise einschließend Segmentierung von ATM-Zellen in kleine Segmente, um die Systemleistungsfähigkeit zu verbessern;
Status- und Steuerinformationsrückschleifen von dem Stromaufwärts zu dem Stromabwärts, um entfernte Kabelmodems mit Status- und Steuerinformationen zu versehen, um eine Hackordnung zu bestimmen;
der Stromaufwärtskanal, aufgeteilt in Frequenzkanäle, welche individuellen Nutzern zugeordnet sind, oder Kombination zweier Multiplex-Verfahren wie z.B. TDMA und synchrones CDMA oder CDMA.
Typically, the IEEE 802.14 compliant cable modem class will include types that have the following characteristics:
Downstream data included in one of the 6 MHz TV channels occupying the spectrum above 550 MHz;
Upstream channel, with an associated band between 5 and 45 MHz;
64-QAM downstream modulation delivery above 30 Mbps data rate;
Upstream channel having QPSK modulation or a combination of TDMA and synchronous code division multiple access multiplexing techniques and QAM modulation delivery of 2 to 10 Mbps in each upstream channel;
a media access control software layer for communicating upstream access between multiple users sharing the same cable medium;
a MAC protocol that is ATM-friendly using the ATM cell transport concept and possibly including segmentation of ATM cells into small segments to improve system performance;
Status and control information loopback from the upstream to the downstream to provide remote cable modems with status and control information to determine a pecking order;
the upstream channel, divided into frequency channels assigned to individual users, or a combination of two multiplexing methods, such as TDMA and synchronous CDMA or CDMA.

Kabelmodems innerhalb dieser Gattung schließen Schaltungen und Software ein, um Zeitsynchronisation zu erzielen, wo Rahmenausrichtung für geeignetes Demultiplexen notwendig ist.cable modems close within this genus Circuits and software to achieve time synchronization where frame alignment for appropriate demultiplexing is necessary.

Auch wenn nicht notwendigerweise innerhalb der Gattung, schließen die besseren Modems in der Gattung ebenfalls Zeitsynchronisation gekoppelt mit TDMA und CDMA ein, um Intersymbolinterferenzen zu reduzieren, wie auch Leistungsausrichtung und adaptive Entzerrung, um andere Formen von Interferenz zu minimieren. Diese besseren Kabelmodems werden ebenfalls Verschlüsselung einschließen wie z.B. pseudozufällige Verschachtelung oder DES-Verschlüsselung für Privatheit und ein MAC-Schichtprotokoll, das Fairness in Stromaufwärtsbandbreitenzugriff sicherstellt.Also if not necessarily within the genus, close the better modems in the genus also time synchronization coupled with TDMA and CDMA to reduce intersymbol interference, such as also performance alignment and adaptive equalization to other shapes from interference. These are better cable modems also encryption lock in such as. pseudorandom Nesting or DES encryption for privacy and a MAC layer protocol, the fairness in upstream bandwidth access ensures.

Diese Kabelmodems sind verwendet worden, um auf den Wohnsitz bezogene Online-Teilnehmerdienste zu liefern, die einschließen Internetzugriff E-Mail, Weltnachrichten, Einkaufen, lokale Inhalte einschließlich Stadtregierung, Schulen, Bibliotheken und andere Nachrichten der Gemeinschaft, Multimedia-Dienste, Campus-Netzwerke, Fernstudium und Telemedizin, Internetzugriff zu Schulen, Prodigy, Jones Internet Channel und Heimarbeitsprogramme.These cable modems have been used to provide resident online subscribers services that include Internet access e-mail, world news, shopping, local content including city government, schools, libraries and other community news, multimedia services, campus networks, distance education and telemedicine, internet access to schools, Prodigy, Jones Internet Channel and home work programs.

Details von Gateway-Schnittstellen zu Stromabwärtskabel, Satellit und ADSL.Details of gateway interfaces to downstream cables, Satellite and ADSL.

Bezugnehmend auf 4 ist dort ein Blockdiagramm gezeigt einer Ausführungsform des Gateways 14, der konfiguriert ist als eine alleinstehende Schaltung, wo Schnittstellen zu den Satelliten-, HFC- und PSTN-Netzwerken alle implementiert sind auf der Platine. Diese Schaltung kann eine Erweiterungskarte in einem Personal Computer sein, oder sie kann integriert sein in das Motherboard eines Personal Computers. Die anderen bekannten Komponenten des Personal Computers sind der Einfachheit halber nicht in 4 gezeigt, aber es ist ausreichend zu sagen, dass die Host-CPU des PCs gekoppelt ist an die Schaltung, die in 4 gezeigt ist, durch die Adress-, Daten- und Steuerbusse des PCs, so dass die Schaltungen, die Steuereingaben benötigen oder Daten von der Host-CPU, diese empfangen können. Die Steuer- und Dateneingänge, die von jeder Schaltung benötigt werden, werden beschrieben werden, wenn die Schaltung beschrieben wird.Referring to 4 there is shown a block diagram of one embodiment of the gateway 14 which is configured as a stand alone circuit where interfaces to the satellite, HFC and PSTN networks are all implemented on the board. This circuit may be an expansion card in a personal computer or it may be integrated into the motherboard of a personal computer. The other known components of the personal computer are not included in the interest of simplicity 4 shown, but it is sufficient to say that the host CPU of the PC is coupled to the circuit in 4 is shown by the address, data and control buses of the PC, so that the circuits that need control inputs or data from the host CPU can receive them. The control and data inputs needed by each circuit will be described as the circuit is described.

Die Ausführungsform des Gateways 14, der in 4 gezeigt ist, schließt die gesamte Schaltung eines DOCSIS 1.2-Kabelmodems 70 darin ein. Zuerst betrachtend die Schnittstellenschaltung, um das HFC an das LAN zu koppeln, die HFC-Abnahmeleitung 10 ist gekoppelt an eine Stromaufwärts- und Stromabwärtskombinierer- und Isolationsschaltung 90. Dort werden stromaufwärtsmodulierte RF-Trägersignale auf Leitung 92 von Stromaufwärtsisolationsverstärkern oder Koppler 94 gekoppelt auf das Kabel 10, und stromabwärtsmodulierte RF-Signale werden empfangen vom Kabel 10 und platziert auf Leitung 96. Typischerweise wird Kombinierer 90 einen Bandpassfilter einschließen, um zu verhindern, dass Stromaufwärts-RF-Signale in die Leitung 96 eintreten, und kann optional einen Abschluss für die Leitung 92 einschließen, um Reflektionen zu verhindern. Die Isolationsschaltung 98, typischerweise ein Pufferverstärker oder eine Kapazität oder andere Schaltung, wie z.B. ein Überspannungsableiter, schützt die interne Schaltung des Gateways vor irgendwelchen unerwünschten DC-Signalen oder Blitzschlägen auf dem HFC.The embodiment of the gateway 14 who in 4 shown completes the entire circuit of a DOCSIS 1.2 cable modem 70 in it. First, consider the interface circuitry to couple the HFC to the LAN, the HFC line 10 is coupled to an upstream and downstream combiner and isolation circuit 90 , There are upstream modulated RF carrier signals on line 92 from upstream isolation amplifiers or couplers 94 coupled to the cable 10 , and downstream-modulated RF signals are received from the cable 10 and placed on wire 96 , Typically, combiners 90 include a bandpass filter to prevent upstream RF signals from entering the line 96 and, optionally, a degree for the line 92 include to prevent reflections. The isolation circuit 98 Typically a buffer amplifier or capacitance or other circuit such as a surge arrester protects the internal circuitry of the gateway from any unwanted DC signals or lightning strikes on the HFC.

In der Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, werden drei Tuner 100, 102 und 104 verwendet. Der Tuner 100 ist getunt auf einen von den konventionellen CATV-analog-Videokanälen in NTSC-, PAL- oder SECAM-Format. Typischerweise wird die Gesamtbandbreite des HFC aufgeteilt werden in unterschiedliche Frequenzbänder für CATV-FDMA-analog-Videokanäle, ein Stromaufwärts-DOCSIS-Daten-Management- und -Steuersignalband, ein Digital-VOD-Signalband und ein Stromabwärts-DOCSIS-Datenband. Das Frequenzband für Stromaufwärtsdaten und Mangement- und Steuersignale erstreckt sich von 0 bis ungefähr 50 MHz. Innerhalb dieses Bands werden Stromaufwärts-DOCSIS-Daten moduliert werden auf eine Trägerfequenz, und Management- und Steuerdaten werden moduliert werden auf eine andere Trägerfrequenz. Es kann dort mehrere Stromaufwärts-Management- und Steuerkanäle bei unterschiedlichen Frequenzen geben oder in unterschiedlichen Zeitschlitzen oder auf der gleichen Frequenz mit den Daten von jedem Management- und Steuerkanal, der sein Spektrum gespreizt hat mit einem unterschiedlichen Spreizcode. Typischerweise wird das Frequenzband von 50 bis 500 MHz reserviert werden für FDMA-6-MHz-Breite-analog-CATV-Videosignale. Digitale Videodaten, wie z.B. für VOD oder Telekonferenzen usw., werden typischerweise moduliert auf eine Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzkanälen in einem Band oberhalb von 5 MHz, wobei jeder Kanal ungefähr 6 MHz breit ist und beinhaltet eine Mehrzahl von Video-, Audio- und assoziierten Datenunterkanälen, die durch TDMA getrennt sind. Stromabwärts-DOCSIS-Daten, wie z.B. Webseiten, die heruntergeladen werden während Hochgeschwindigkeits-Internetzugriff werden typischerweise moduliert auf einen Träger, der eine Frequenz aufweist irgendwo oberhalb der Video-auf-Anforderungs-Trägerfrequenzen.In the embodiment which is in 4 shown are three tuners 100 . 102 and 104 used. The tuner 100 is tuned to any of the conventional CATV analog video channels in NTSC, PAL or SECAM format. Typically, the overall bandwidth of the HFC will be split into different frequency bands for CATV FDMA analog video channels, an upstream DOCSIS data management and control signal band, a digital VOD signal band, and a downstream DOCSIS data band. The frequency band for upstream data and management and control signals extends from 0 to about 50 MHz. Within this band, upstream DOCSIS data will be modulated onto a carrier frequency, and management and control data will be modulated to a different carrier frequency. There may be multiple upstream management and control channels at different frequencies or at different timeslots or at the same frequency with the data from each management and control channel that has spread its spectrum with a different spreading code. Typically, the frequency band from 50 to 500 MHz will be reserved for FDMA 6 MHz wide analog CATV video signals. Digital video data, such as for VOD or teleconferencing, etc., is typically modulated onto a plurality of different frequency channels in a band above 5 MHz, each channel being about 6 MHz wide, and includes a plurality of video, audio and associated data sub-channels separated by TDMA. Downstream DOCSIS data, such as web pages downloaded during high-speed Internet access, are typically modulated onto a carrier having a frequency somewhere above the video-on-demand carrier frequencies.

Eine der Funktionen des Gateways 14 ist es, angeforderte Dienste an all die Periphergeräte in den Kundenräumlichkeiten zu liefern nahtlos über das geteilte LAN, dadurch eliminierend die Notwendigkeit für separate Koaxialkabelverdrahtung, um CATV-analog-Signale zu liefern, ein digitales Netzwerk, um digitale Daten zu liefern, Telefonverdrahtung, um konventionellen Telefondienst zu liefern. All diese Dienste werden geliefert über ein einziges digitales Datenverteilungssystem, das ein oder mehrere LANs beinhaltet. Zu diesem Zweck werden selbst CATV-Signale, die analog sind, wenn sie angeliefert werden, digitalisiert, komprimiert, gewandelt in IP-Pakete und dann in Ethernet-Pakete und übertragen an die unterschiedlichen Fernsehgeräte über ein LAN.One of the functions of the gateway 14 Its purpose is to deliver requested services to all the peripherals in the customer premises seamlessly over the shared LAN, thereby eliminating the need for separate coaxial cable wiring to provide CATV analog signals, a digital network to deliver digital data, telephone wiring to provide conventional telephone service. All of these services are delivered via a single digital data distribution system that includes one or more LANs. To this end, even CATV signals, which are analog when delivered, are digitized, compressed, converted into IP packets and then into Ethernet packets and transmitted to the different televisions over a LAN.

Empfang und Verteilung von analogen CATV-SignalenReception and Distribution of analog CATV signals

Der Tuner 100 startet diesen Prozess durch Empfangen von Steuerdaten vom Mikroprozessor 128, welche den CATV-analog-Videokanal definieren, der angefordert worden ist. Benutzer fordern analoge CATV-Übertragungskanäle an über ihre IR-Tastaturen 34 oder Fernsteuerungen 80 in 3. Diese Anforderungen werden eingekapselt in Management- und Steuer-Ethernet-Pakete, die an die Host-CPU 128 durch Netzwerkadapter 30 adressiert sind. Die Host-CPU empfängt diese und erzeugt ein Bus-Paket auf Bus 156, das adressiert ist an den Tuner 100, welches ihm sagt, zu welchem Kanal zu tunen. Der Host-Bus 156 kann ein PCI-Bus in einem windows-basierten Personal Computer sein, aber hohe Verkehrslast kann einen solchen Bus auf seine Knie bringen, da nur zwei Geräte diesen Bus verwenden können, um zu einer bestimmten Zeit zu kommunizieren. In alternativen Ausführungsformen kann ein Hochkapazitätsmultiplexbus wie ein H.100-Standard-TDMA-Bus, gekoppelt durch geeignete Bustreiber an den Host-Bus in einem Computer mit ausreichenden Erweiterungsschächten für all die notwendigen Erweiterungsmodule, um einen flexiblen Gateway zu implementieren, verwendet werden. In anderen Worten, bei Ausführungsformen mit kleinem Bandbreitenverbrauch, wo nur ein oder zwei der Erweiterungsmodule, die in 8 gezeigt sind, zugegen sind, kann ein windows-basierter Personal Computer mit einem PCI- oder ISA-Bus und einem oder zwei Erweiterungsschächten ausreichend sein. Jedoch bei Ausführungsformen mit hohem Bandbreitenverbrauch, wo viele oder alle der Erweiterungsmodule, die in 8 gezeigt sind, zugegen sind oder vielleicht hinzugefügt werden, wenn die Anzahl der Dienste und externen Netzwerke, die zu benutzen sind, wächst, kann der Gateway 14 die Konfiguration haben von einem oder mehreren Personal Computern, von denen jeder mit einem schnellen Mikroprozessor und einem PCI- oder einem irgendwie schnelleren Bus ausgestattet ist, von denen einer oder mehrere die Software verarbeiten, die symbolisiert ist durch 8, um die Arbeit aufzuteilen. Diese Server würden gekoppelt sein an die LANs durch eine oder mehrere NICs mit ihren ein oder mehreren Host-Bussen, die gekoppelt sind an andere Erweiterungsmodulschnittstellenplatinen durch ein oder mehrere Hochkapazitätsbusse wie z.B. einen H.100-TDMA-Bus, eine Firewire oder selbst FDDI- oder Fibre-Channel-Arbitrated-Loop-LAN-Technologie. Die Erweiterungsmodulschnittstellenplatine würde eine Mehrzahl von Erweiterungsschächten aufweisen, die angeschlossen sind an den/die Hochkapazitätsbus(se) oder LAN(s), welcher die Erweiterungsmodulschnittstellenplatine an einen oder mehrere Server koppelt. Jeder Erweiterungsschacht würde verfügbar sein, um eines der Erweiterungsmodule, die in 8 gezeigt sind, zu koppeln an die geteilten Software- und Hardware-Einrichtungen der Server. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird auf all diese verschiedenen alternativen Bus- oder LAN-Typ-Verbindungen zwischen dem/den Server(n) und den Modulen in den Erweiterungsschächten einfach Bezug genommen werden als der Host-Bus oder der PCI-Bus 156. Es wird dort ebenfalls Beschreibungen geben von Schaltungen mit der Wirkung des Platzierens von Daten in PCI-Bus- oder Host-Bus-Pakete die adressiert sind an eine bestimmte Schaltung, zu der sie zu senden sind, wie z.B. die IP-Videoschaltung 158 oder den Routing-Prozess 86. Dies ist zu verstehen als tatsächliches Platzieren der Daten in ein Paket mit einer Zieladresse, die gesetzt ist auf die Zielschaltung oder den Prozess oder Bemessungssteuerung des Host-Busses, und Schreiben der Adresse der Zielschaltung auf ihre Steuerleitung und Platzieren der zu transferierenden Daten auf die Datenleitungen und Aktivieren jeweiliger notwendiger Steuersignale, um die Adresse zu verriegeln, und Eintakten der Daten in ein Datenregister oder anderen Speicher.The tuner 100 Starts this process by receiving control data from the microprocessor 128 defining the CATV analog video channel that has been requested. Users request CATV analog transmission channels via their IR keyboards 34 or remote controls 80 in 3 , These requirements are encapsulated in management and control Ethernet packets sent to the host CPU 128 through network adapters 30 are addressed. The host CPU receives them and creates a bus packet on bus 156 that is addressed to the tuner 100 which tells him to tune to which channel. The host bus 156 can be a PCI bus in a Windows-based personal computer, but heavy traffic can bring such a bus to its knees, since only two devices can use that bus to communicate at a given time. In alternative embodiments, a high capacity multiplexed bus, such as a standard H.100 TDMA bus coupled by appropriate bus drivers to the host bus, may be used in a computer with sufficient expansion slots for all the necessary expansion modules to implement a flexible gateway. In other words, in low bandwidth consumption embodiments where only one or two of the expansion modules included in 8th A Windows-based personal computer with a PCI or ISA bus and one or two expansion bays may be sufficient. However, in high bandwidth consumption embodiments, where many or all of the expansion modules included in 8th are shown, are present or perhaps added, as the number of services and external networks that are to be used grows, the gateway can 14 the configuration have one or more personal computers, each equipped with a fast microprocessor and a PCI or a somewhat faster bus, one or more of which process the software symbolized by 8th to split up the work. These servers would be coupled to the LANs through one or more NICs with their one or more host busses coupled to other expansion module interface boards through one or more high-capacity buses such as a H.100 TDMA bus, a Firewire, or even FDDI. or Fiber Channel Arbitrated Loop LAN technology. The expansion module interface board would have a plurality of expansion bays connected to the high capacity bus (s) or LAN (s) which couples the expansion module interface board to one or more servers. Each expansion bay would be available to one of the expansion modules, which in 8th are shown to couple to the shared software and hardware facilities of the servers. For ease of explanation, all of these various alternative bus or LAN type connections between the server (s) and the modules in the expansion slots will be referred to simply as the host bus or the PCI bus 156 , There will also be descriptions of circuits having the effect of placing data in PCI bus or host bus packets that are addressed to a particular circuit to which they are to be sent, such as the IP video circuit 158 or the routing process 86 , This is to be understood as actually placing the data in a packet having a destination address set to the target circuit or the host bus's process control, and writing the address of the destination circuit to its control line and placing the data to be transferred on the data lines and activating respective necessary control signals to latch the address and clocking the data into a data register or other memory.

Die RF-Ausgabe des Tuners 100 auf den Bus 134 wird dann digitalisiert durch einen Analog-zu-digital-Wandler in der A/D-Matrix 130. Die digitalen Abtastun gen auf der Leitung 136 werden eingegeben in einen Videodemodulator 138, der in dem digitalen Bereich wirkt, um das digitalisierte analoge Videosignal zu demodulieren durch Entfernen der RF-Komponente. Der Videodemodulator 138 gibt digitale Daten auf die Leitung 166 aus, welche ein konventionelles Basisband-NTSC, -PAL-, oder -SECAM-Formatvideosignal repräsentieren.The RF output of the tuner 100 on the bus 134 is then digitized by an analog-to-digital converter in the A / D matrix 130 , The digital samples on the line 136 are input to a video demodulator 138 operating in the digital domain to demodulate the digitized analog video signal by removing the RF component. The video demodulator 138 gives digital data to the line 166 which represent a conventional baseband NTSC, PAL, or SECAM format video signal.

Die digitalen Daten auf der Leitung 166 weisen eine zu hohe Bitrate für Übertragung über das LAN auf, da unkomprimierte Videoübertragung bei 221 Mbps ist. Dort müssen die Videodaten komprimiert werden. MPEG-II-Kompression wird bevorzugt, aber irgendeine andere bekannte Form von Kompression, die gegenwärtig bekannt ist oder die in Zukunft entwickelt werden wird, wird geeignet sein, da die Form der Kompression nicht kritisch ist. MPEG-II-Kompressionsschaltung ist wohlbekannt und wird verwendet für den MPEG-Coder 146. Jedoch komprimiert MPEG-II-Komnpression nicht NTSC-, PAL- oder SECAM-Formatsignale. Sie müssen zuerst gewandelt werden in YUV-Formatlumineszenz- und -chrominanzsignale. Diese Wandlung wird vorgenommen in dem Videodecoder 142, welcher von einem bekannten Schaltungstyp ist in irgendeinem Videosystem, das MPEG II-Kompression verwendet.The digital data on the line 166 have too high a bitrate for transmission over the LAN because uncompressed video transmission is at 221 Mbps. There, the video data must be compressed. MPEG-II compression is preferred, but any other known form of compression that is currently known or that will be developed in the future will be appropriate because the shape of the compression is not critical. MPEG-II compression circuitry is well known and is used for the MPEG coder 146 , However, MPEG-II compression does not compress NTSC, PAL, or SECAM format signals. They must first be converted to YUV format luminescence and chrominance signals. This conversion is done in the video decoder 142 which is of a known type of circuit in any video system using MPEG II compression.

Die komprimierten Videodaten werden eingekapselt in PCI-(oder andere Typen)Buspakete, die adressiert sind an die IP-Videoschaltung 158. Dort werden die kommprimierten Videodaten eingekapselt in IP-Pakete, die adressiert sind an den Netzwerkadapter des TV, wo der CATV-Videokanal zu betrachten ist. Die IP-Videoschaltung 158 bestimmt, welche IP-Zieladresse bei Konstruktion der IP-Pakete zu verwenden ist, über Daten, die von dem Host-Mikroprozessor 128 empfangen wurden. Wenn die ursprüngliche Anforderung empfangen wird, bestimmt der Host-Mikroprozessor 128 ebenfalls zusätzlich zum Benachrichtigen des Tuners 100, zu welchem Kanal er tunen soll, aus der Ethernet-Paketquelladresse, welcher TV-Netzwerkadapter die Daten angefordert hat. Die IP-Adresse dieses Netzwerkadapters wird eingekapselt in ein PCI-Buspaket und übertragen über den Host-Bus 156 an die IP-Videoschaltung. Die IP-Pakete, die den digitalisierten CATV-Kanal einkapseln, werden dann gesendet über den Bus 160 an den Routing-Prozess 86.The compressed video data is encapsulated in PCI (or other types) bus packets that are addressed to the IP video circuit 158 , There, the compressed video data is encapsulated in IP packets addressed to the network adapter of the TV where the CATV video channel is to be viewed. The IP video circuit 158 determines which IP destination address to use in constructing the IP packets over data sent by the host microprocessor 128 were received. When the original request is received, the host microprocessor determines 128 also in addition to notifying the tuner 100 to which channel he should tune, from the Ethernet packet source address, which TV network adapter the Da requested. The IP address of this network adapter is encapsulated in a PCI bus packet and transmitted over the host bus 156 to the IP video circuit. The IP packets encapsulating the digitized CATV channel are then sent over the bus 160 to the routing process 86 ,

Der Routing-Prozess 86 ist ein konventioneller IP-zu-Ethernet-Routing-Prozess, welcher die IP-Paketzieladressen untersucht und die entsprechenden Ethernet-Adressen nachschaut. Die IP-Pakete werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete und geroutet an die geeignete LAN-Netzwerk-Schnittstellenkarte für LAN 18 oder 20 in Abhängigkeit von der Ethernet-Zieladresse jedes Paketes. Der Prozess arbeitet umgekehrt für einkommende Ethernet-Pakete von den LAN(s).The routing process 86 is a conventional IP to Ethernet routing process that examines the IP packet destination addresses and looks up the corresponding Ethernet addresses. The IP packets are then encapsulated in Ethernet packets and routed to the appropriate LAN network interface card for LAN 18 or 20 depending on the Ethernet destination address of each packet. Conversely, the process works for incoming Ethernet packets from the LAN (s).

Wenn die IP-Pakete den Netzwerkadapter erreichen des TVs, das den CATV-Kanal angeordert hat, werden sie gewandelt in ein Videosignal, das angezeigt werden kann durch das TV, durch die Schaltung, die nachstehend beschrieben wird in Verbindung mit der Diskussion von 5.When the IP packets reach the network adapter of the TV that has ordered the CATV channel, they are converted into a video signal that can be displayed by the TV, through the circuit described below in connection with the discussion of 5 ,

Video auf AnforderungVideo on Requirement

Ein Nachteil des Betrachtens von CATV-Übertragungskanälen ist, dass es dort keine Einrichtung gibt, um VCR-ähnliche Steuerungen zu haben wie Pause, Zurückspulen, Abspielen, Zeitlupe oder Stopp über das einkommende Video. Dies ist ein Grund, warum VOD vorteilhafter ist. Wir wenden uns nun zu einer Übersichtsdiskussion von VOD-Lieferung über Kabelmodem. Später wird VOD-Lieferung über ADSL-Modem oder Satellitenschüssel besprochen werden. Die Erörterungen hierin bezüglich Lieferung von VOD beziehen sich ebenfalls auf Lieferung von Videokonferenzdiensten, Heimeinkauf, Fernstudium und andere Multimedia-Dienste, die Video-, Bilder oder andere Multimedia-Daten einschließen. Es gibt dort ebenfalls große Ähnlichkeiten in den Funktionsweisen und der Struktur der Schaltung für Empfangen, Aufzeichnen und Verteilen digitaler VOD über Satelliten, daher werden dort anscheinend einige Wiederholungen von Erörterungen sein, die folgen. Zuerst ein schneller Überblick.One Disadvantage of viewing CATV transmission channels is that there is no facility to have VCR-like controls like pause, rewind, Play, slow motion or stop over the incoming video. This is one reason why VOD is more advantageous is. Let's turn to an overview discussion of VOD delivery via cable modem. Later will VOD delivery via ADSL modem or satellite dish be discussed. The discussions herein regarding delivery VOD also refer to delivery of videoconferencing services, Home shopping, distance learning and other multimedia services, the video, Include images or other multimedia data. There are also there great similarities in the functioning and structure of the circuit for receiving, Record and distribute digital VOD via satellite, therefore There will apparently be a few repetitions of discussions that follow. First a quick overview.

Das VOD-Stromabwärtsfrequenzband weist eine Mehrzahl von Videokanälen auf, jeder bei einer unterschiedlichen Trägerfrequenz. Jeder Videokanal trägt mehrere TDMA-Kanäle von MPEG-II-komprimiertem Video mit ihrem zugehörigen Audio und manchmal mit einem oder mehreren zusätzlichen TDMA-Unterkanälen, die zugeordneten Daten gewidmet sind.The VOD downstream frequency band has a plurality of video channels on, each at a different carrier frequency. Each video channel carries several TDMA channels MPEG-II compressed video with its associated audio and sometimes with one or more additional TDMA subchannels, the dedicated data.

Der Tuner 102 wird befehligt durch den Host-Mikroprozessor 128, zu einem bestimmten VOD-Kanal zu tunen. der Kunde wird ein bestimmtes VOD-Programm anfordern unter Verwendung der IR-Tastatur 34 oder Fernsteuerung 80. Der Mikroprozessor 128 empfängt die Anforderungsinformation über Management und Steuer-Ethernet-Pakete, die erzeugt werden durch den Netzwerkadapter 30 und getrieben werden auf das LAN 20. Als ein Beispiel, wie die Video-, Audio- und die zugeordneten Datenunterkanäle eines VOD-Programms verwendet werden, sei angenommen, dass der Tuner 102 auf einen Heimeinkaufs-VOD-Kanal getunt ist, wo eine Mehrzahl von Kunden einen Gegenstand zu kaufen wünscht, der gezeigt ist durch die Videodaten auf einem ersten Unterkanal und beschrieben ist auf einem zugeordneten Audiodatenunterkanal, mögen dort viele Kunden sein, die den Gegenstand kaufen wollen, die zu einem Operator sprechen müssen. Diese vielen Kunden haben ihre Telefonrufe digitalisiert in IP-Pakete auf digitalen Telefonen, wie z.B. 62 in 1, mit jedem Paket adressiert an die IP-Adresse, die der Telefonnummer entspricht, die auf der Anzeige gezeigt ist. Diese Pakete werden eingekapselt in Ethernet-Pakete und übertragen auf das LAN 18 oder 20 zu dem Gateway 14. Dort werden sie empfangen durch den Schaltungsprozess 86, und die Ethernet-Köpfe werden entfernt, und die IP-Pakete werden gesendet an DOCSIS-Modem zum Übertragen an einen Stromaufwärtskanal.The tuner 102 is commanded by the host microprocessor 128 to tune to a particular VOD channel. the customer will request a specific VOD program using the IR keyboard 34 or remote control 80 , The microprocessor 128 receives the request information about management and control Ethernet packets generated by the network adapter 30 and be driven on the LAN 20 , As an example of how the video, audio, and associated data subchannels of a VOD program are used, assume that the tuner 102 is tuned to a home shopping VOD channel where a plurality of customers wish to purchase an item shown by the video data on a first subchannel and described on an associated audio sub data channel, there may be many customers there who want to buy the item who need to talk to an operator. These many customers have digitized their phone calls into IP packets on digital phones, such as 62 in 1 , with each packet addressed to the IP address corresponding to the phone number shown on the display. These packets are encapsulated in Ethernet packets and transmitted to the LAN 18 or 20 to the gateway 14 , There they are received through the circuit process 86 and the Ethernet heads are removed, and the IP packets are sent to DOCSIS modem for transmission to an upstream channel.

An dem Kopfstationsmodem werden die IP-Telefonpakete wieder hergestellt und geroutet an die IP-Adresse, wo die Operator warten. Es sei angenommen, dass drei Anrufer anrufen, um den gezeigten und beschriebenen Gegenstand zu kaufen. Die Sprache der drei unterschiedlichen Operator, die diese Anrufe handhaben, wird digitalisiert in IP-Pakete, die adressiert sind an das digitale Telefon, das ver wendet wird durch den Anrufer, mit dem sie sprechen. Diese IP-Pakete, die adressiert sind an die Telefone der drei unterschiedlichen Anrufer, sind QAM-moduliert durch den Kopfstationsmodemmodulator, welcher das VOD-Programm überträgt und stromabwärts sendet als zugeordnete Daten auf drei unterschiedlichen TDMA-Unterkanälen, die zugeordnet sind zu den Video- und Audiounterkanälen der Heimeinkaufspräsentation.At the headend modem restores the IP phone packets and routed to the IP address where the operators are waiting. It is assumed that three callers call to the item shown and described to buy. The language of the three different operators, the These calls are digitized into IP packets that are addressed are to the digital phone that is being used by the caller, they talk to. These IP packets that are addressed to the Phones of the three different callers are QAM-modulated by the Headend modem modulator that transmits the VOD program and transmits downstream as allocated data on three different TDMA subchannels, the associated with the video and audio sub-channels of the home shopping presentation.

Der Host-Mikroprozessor 128 sagt dem Tuner 102, zu welchem Kanal er in dem VOD-Band zu tunen hat, über Steuerdaten, die übertragen werden über den Daten-, Adress- und Steuerbus 156 (ebenfalls bezeichnet als der Host-Bus). Der RF-Tuner 102 tunt zu dem Kanal und weist alle anderen Signale zurück.The host microprocessor 128 says the tuner 102 to which channel it has to tune in the VOD band, via control data being transmitted via the data, address and control bus 156 (also referred to as the host bus). The RF tuner 102 tune to the channel and reject all other signals.

Dann werden die Video-, Audio- und zugeordnete Werte für jeden Video-, Audio- und Daten-QAM-modulierten Konstellationspunkt zurückgewonnen durch den QAM-Demodulator 146.Then the video, audio and associated values for each video, audio and data QAM modulated constellation point are recovered by the QAM demodulator 146 ,

Die wiedergewonnenen Datenwerte werden dann aufgeteilt durch den Transport-Demultiplexer 148 in Video-, Audio- und zugeordnete Datenströme auf Leitungen 150, 152 und 154. Der Transport-Demultiplexer empfängt Steuerdaten von dem Host-Mikroprozessor über Daten-, Adress- und Steuerbus 156, welche ihm mitteilen, welche Unterkanäle in dem Demultiplex-Prozess herauszuseparieren sind.The recovered data values become then split by the transport demultiplexer 148 in video, audio and associated data streams on lines 150 . 152 and 154 , The transport demultiplexer receives control data from the host microprocessor via data, address and control buses 156 which tell him which subchannels are to be singled out in the demultiplexing process.

Eine konventionelle bedingte Zugriffsschaltung 126 entschlüsselt dann die wiedergewonnenen Daten, um jeglichen unautorisierten Zugriff darauf zu verhindern. Der Entschlüsselungsprozess kann der gleiche Prozess sein, der gegenwärtig verwendet wird in Ku-Band-Satellitendigitalvideolieferung oder irgendein anderer konventioneller Verschlüsselungsprozess. Da VOD-Unterkanäle nur an bestimmte Benutzer gesendet werden, können die Daten verschlüsselt werden durch PGP unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels des Benutzers, an den die Daten gerichtet sind. Der Nutzer verwendet dann seinen privaten Schlüssel, um die Daten zu entschlüsseln.A conventional conditional access circuit 126 then decrypts the recovered data to prevent any unauthorized access to it. The decryption process may be the same process currently used in Ku-band satellite digital video delivery or any other conventional encryption process. Since VOD subchannels are only sent to certain users, the data can be encrypted by PGP using the public key of the user to whom the data is directed. The user then uses his private key to decrypt the data.

Die bedingte Zugriffsschaltung weist eine konventionelle PCI- oder andere Busschnittstellenschaltung auf. Typischerweise ist der Gateway implementiert als eine oder mehrere Platinen auf einem Personal Computer wie einer Pentium-Klasse oder PowerPC Macintosh, welcher einen Systembus aufweist. Jeder Systembus, der schnell genug ist, um im schlimmsten Fall die Systemlastbitrate zu tragen, mag ausreichen. Der schlimmste Fall von Systemlast basiert auf der Anzahl von Typen von Periphergeräten in dem Haus. Typischerweise kann ein komprimierter Digitalvideokanal geliefert werden mit guter Bildqualität bei 2 Mbps, so dass, wenn ein Haushalt 4 TVs hat, die alle geschaltet sind auf unterschiedliche VOD-Kanäle, und eine Videokonferenz stattfindet, 10 Mbps adäquat sein sollten. PCI-Busse weisen maximale Bitraten weit über 10 Mbps auf, so dass ein PCI-Bus für Systembus 156 adäquat ist für die meisten Anwendungen. Die bedingte Zugriffsschaltungsbusschnittstelle paketisiert die entschlüsselten Video-, Audio- und zugeordneten Daten in PCI-Buspakete, die adressiert sind an eine IP-Videoschaltung 158, und platziert sie auf den Bus 156 über die Leitung 160.The conditional access circuit includes a conventional PCI or other bus interface circuit. Typically, the gateway is implemented as one or more boards on a personal computer such as a Pentium class or PowerPC Macintosh, which has a system bus. Any system bus that is fast enough to carry the system load bit rate in the worst case may be sufficient. The worst case of system load is based on the number of types of peripherals in the house. Typically, a compressed digital video channel can be provided with good picture quality at 2 Mbps, so that if a household has 4 TVs, all switched to different VOD channels, and a videoconference takes place, 10 Mbps should be adequate. PCI buses have maximum bit rates well over 10 Mbps, making a PCI bus for system bus 156 is adequate for most applications. The conditional access circuit bus interface packages the decrypted video, audio, and associated data into PCI bus packets that are addressed to an IP video circuit 158 , and places it on the bus 156 over the line 160 ,

Die IP-Videoschaltung empfängt die PCI-Buspakete und kapselt die Video- und Audiodaten in IP-Pakete ein, die adressiert sind an den Netzwerkadapter 30, der das VOD-Programm angefordert hat. Die zugeordneten Daten werden eingekapselt in IP-Pakete, die adressiert sind an Telefone 62 (oder egal welches Telefon verwendet wird zum Sprechen mit dem Operator). Die IP-Pakete werden dann übertragen über die Leitung 160 an den Routing-Prozess 86.The IP video circuit receives the PCI bus packets and encapsulates the video and audio data into IP packets addressed to the network adapter 30 who requested the VOD program. The associated data is encapsulated in IP packets addressed to telephones 62 (or no matter which phone is used to talk to the operator). The IP packets are then transmitted over the line 160 to the routing process 86 ,

Der Routing-Prozess 86 ist ein konventioneller IP-zu-Ethernet-Routing-Prozess, welcher die IP-Paketzieladressen untersucht und die entsprechenden Ethernet-Adressen nachschaut. Die IP-Pakete werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete und geroutet an die geeignete LAN-Netzwerkschnittstellenkarte zu LAN 18 oder 20 in Abhängigkeit von der Ethernet-Zieladresse jedes Pakets. Der Prozess arbeitet umgekehrt für einkommende Ethernet-Pakete von dem/den LAN(s).The routing process 86 is a conventional IP to Ethernet routing process that examines the IP packet destination addresses and looks up the corresponding Ethernet addresses. The IP packets are then encapsulated in Ethernet packets and routed to the appropriate LAN network interface card to LAN 18 or 20 depending on the Ethernet destination address of each packet. Conversely, the process works for incoming Ethernet packets from the LAN (s).

Nun werden wir uns einer detaillierteren Besprechung des Prozesses zuwenden, der ausgeführt wird durch das System, um VOD über entweder Satellit, HFC oder ADSL zu empfangen.Now will we turn to a more detailed discussion of the process, which is executed through the system to VOD about to receive either satellite, HFC or ADSL.

6A6C umfassen zusammen ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Verarbeitung, die in dem System auftritt, um eine VOD-Auswahl anzufordern über entweder HFC-, Satelliten- oder ADSL-Modem. Bezugnehmend zusammen auf 4A und 4B, 5 und 6A6E, fordert ein Benutzer ein bestimmtes Videoprogramm an über die IR-Tastatur 34 oder Fernsteuerung 80, die als ein Zeigergerät fungiert, um auf dem TV 28 in 3 auf eine angezeigte Menüauswahl zu zeigen. Die Auswahl wird empfangen durch den IR- oder RF-Receiver 82 in 5, wie symbolisiert durch Schritt 106 in 6A. Die Videoauswahl zusammen mit der IP-Adresse des Netzwerkadapters 30 wird eingekapselt in ein IP-Paket und dann eingekapselt in ein Ethernet-Paket durch den Netzwerkadapter 30 und gestartet auf LAN 20 (Schritt 108). Das IP-Paket weist die IP-Adresse des Netzwerk-Adapters 30 als seine Quelladresse und die IP-Adresse des VOD-Servers als seine Zieladresse auf. Die IP-Adresse wird üblicherweise unterschiedlich sein in Abhängigkeit davon, ob die Videoauswahl angefordert wurde über HFC, Satellit oder ADSL, da jedes Netzwerk wahrscheinlich seinen eigenen Videoserver hat. Der Benutzer wählt üblicherweise die VOD-Auswahl von einem angezeigten Menü auf seiner Anzeige für jedes Netzwerk, so durch Anzeigen auf die gewünschte Auswahl auf dem Menü des ADSL-Netzwerks wird z.B. die IP-Adresse gesetzt auf die IP-Adresse des Videoservers für das ADSL-Netzwerk. 6A - 6C together comprise a flow chart of a preferred embodiment of the processing occurring in the system to request a VOD selection via either HFC, satellite or ADSL modem. Referring to together 4A and 4B . 5 and 6A - 6E , a user requests a specific video program via the IR keyboard 34 or remote control 80 acting as a pointer device to on the TV 28 in 3 to point to a displayed menu selection. The selection is received by the IR or RF receiver 82 in 5 as symbolized by step 106 in 6A , The video selection along with the IP address of the network adapter 30 is encapsulated in an IP packet and then encapsulated in an Ethernet packet through the network adapter 30 and started on LAN 20 (Step 108 ). The IP packet has the IP address of the network adapter 30 as its source address and the IP address of the VOD server as its destination address. The IP address will usually be different depending on whether the video selection was requested via HFC, Satellite or ADSL, as each network probably has its own video server. The user usually selects the VOD selection from a displayed menu on his display for each network, so by displaying on the desired selection on the menu of the ADSL network, for example, the IP address is set to the IP address of the video server for the ADSL -Network.

Der Netzwerkadapter kapselt das IP-Paket ein, das die Videoauswahl anfordert, in ein Ethernet-Paket (Schritt 108). Die Ethernet-Zieladresse ist der Routing-Prozess 86 in dem Gateway. Die IP-Paketnutzlastnachricht identifiziert den Film oder ein anderes gewünschtes Videoprogramm, und in einigen Ausführungsformen identifiziert es den bestimmten VOD-Kanal und Subkanal, zu dem der Gateway VOD-Tuner getunt wird (Schritt 108). MPEG-II-komprimiertes Video wird übertragen auf zwei oder mehreren Subkanälen (ein Video, ein assoziierter Daten und null oder mehr assoziierte Videosubkanäle), und dieses wird vorgenommen unabhängig davon, ob das Liefermedium HFC, Satellit oder ADSL ist. Schritt 108 repräsentiert den bevorzugten Prozess, worin das Kopfende des HFC, Satellitennetzwerks oder der ADSL-Zentrale die Kanäle und die Subkanäle für Last beobachtet und Stromabwärtslast sendet, wobei es Nachrichten ausgleicht, die anzeigen, welche Kanäle und Subkanäle frei sind. Diese Lastausgleichsnachrichten werden beobachtet durch die Gateways, und die Kanäle und die Unterkanäle, die verfügbar sind, werden ausgewählt durch die Gateways zum „Lagern", hierdurch helfend die Last über das Netzwerk auszugleichen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der Videoserver und/oder die Kopfstation einfach die angeforderte Videoauswahl legen auf irgendeinen unbenutzten Subkanal eines Kanals, der nicht voll belegt ist, und sendet eine Stromabwärtsmanagement- und Steuernachricht an den Gateway, von dem die Anforderung herrührt, wobei es anzeigt, wo die angeforderte Videoauswahl gefunden werden wird. Der Host-Mikroprozessor 128 in dem Gateway sendet dann Daten zu seiner Schaltung, um zu veranlassen, dass auf den richtigen Kanal getunt wird und dass die richtigen Subkanäle gedemultiplext werden. Der „Subkanal" bedeutet die bestimmten Zeitschlitze oder Spreizcodes, die beim Empfangen der Videodaten zu verwenden sind, wenn auf die Frequenz des „Kanals" getunt ist. In Ausführungsformen, in denen nur ein Videosubkanal pro Kanal getragen wird, bedeuten dann Subkanal und Kanal die gleiche Sache.The network adapter encapsulates the IP packet requesting video selection into an Ethernet packet (step 108 ). The Ethernet destination address is the routing process 86 in the gateway. The IP packet payload message identifies the movie or other desired video program, and in some embodiments identifies the particular VOD channel and subchannel to which the Gateway VOD tuner is tuned (step 108 ). MPEG-II compressed video is transmitted on two or more sub-channels (one video, one associated data, and zero or more associated video sub-channels), and this is done regardless of whether the delivery medium is HFC, satellite or ADSL. step 108 represents the preferred process wherein the head end of the HFC, satellite network or ADSL center observes the channels and subchannels for load and sends downstream load, balancing messages indicating which channels and subchannels are free. These load balancing messages are monitored by the gateways, and the channels and subchannels that are available are selected by the gateways for "storage," thereby helping to balance the load across the network, however, in other embodiments, the video server and / or headend Simply place the requested video selection on any unused subchannel of a channel that is not fully occupied, and send a downstream management and control message to the gateway that originated the request, indicating where the requested video selection will be found. microprocessor 128 in the gateway then sends data to its circuit to cause it to tune to the correct channel and to demultiplex the correct subchannels. The "subchannel" means the particular time slots or spreading codes to be used in receiving the video data when tuned to the frequency of the "channel". In embodiments where only one video sub-channel is carried per channel, then sub-channel and channel mean the same thing.

In der bevorzugten Ausführungsform weist das Kopfstationsmodem (oder andere Kopfstationsschaltung wie z.B. das Uplink-Übertragungszentrum in dem Fall von Satelliten oder der ADSL-Zentrale – hierin nachstehend werden diese anderen Kopfstationsschaltungen zur Kürze bezeichnet werden als Kopfstationsmodems) eine Mehrzahl von VOD-Modulatoren/-Transmittern auf (hierin nachstehend Modulatoren genannt), von denen jeder gekoppelt ist an den VOD-Server und von denen jeder eine Mehrzahl von Strömen von MPEG-II-komprimierten Videodaten empfängt. Jeder Modulator ist strukturiert, um einen VOD-Kanal stromabwärts zu übertragen mit einer Mehrzahl von MPEG-II-komprimierten Video-/Audio- /verbundenen Datenströmen, die darin gemultiplext sind durch TDMA, CDMA oder synchrone CDMA.In the preferred embodiment indicates the headend modem (or other headend circuit such as e.g. the uplink transmission center in the case of satellites or the ADSL center - hereinafter these other headend circuits will be referred to as headend modems for brevity) a plurality of VOD modulators / transmitters (hereinafter Called modulators), each of which is coupled to the VOD server and each of which contains a plurality of streams of MPEG-II compressed Receives video data. Each modulator is structured to transmit a downstream VOD channel with a plurality of MPEG-II compressed video / audio / linked data streams, the therein are multiplexed by TDMA, CDMA or synchronous CDMA.

Um die bevorzugte Form von Lastausgleich zu implementieren, beobachtet das Kopfstationsmodem, welche Subkanäle von jedem Stromabwärts-VOD-Kanal verwendet werden. Es überträgt dann Management- und Steuernachrichten an alle Gateways über den HFC, Satelliten-Downlink oder ADSL-Leitungen von Teilnehmern, anzeigend, welche VOD-Kanäle und -Subkanäle verfügbar sind und welche Stromaufwärtskanäle die Gateways benutzen sollen zum Senden von Nachrichten, welche anzeigen, dass ein Gateway „gelagert" hat auf einem bestimmten Kanal oder Subkanal.Around to implement the preferred form of load balancing observed the headend modem, which subchannels from each downstream VOD channel be used. It then transmits Management and control messages to all gateways via the HFC, subscribers' satellite downlink or ADSL lines, indicating which VOD channels and subchannels available and which upstream channels are the gateways should use to send messages indicating that a gateway has "stored" on a particular Channel or subchannel.

Die Bedeutung des Begriffs „gelagert" oder „lagern" ist wie folgt. Die Gateways empfangen diese Übertragungslastausgleichsnachrichten, und die Host-CPU von jedem Gateway mit einer anhängigen VOD-Anforderung befehligt ihre VOD-Tuner (wie z.B. Tuner 102 oder 180 oder einen entsprechenden Tuner ins ADSL-Modem 182 in 4A), zu einem Kanal zu tunen, der ein verfügbarer Subkanal ist, wie symbolisiert in Schritt 108. Die Host-CPU befehligt dann den geeigneten Transportdemultiplexer (z.B. Demultiplexer 114 für HFC-Lieferung oder Demultiplexer 184 in dem Fall von Satellit oder einen ähnlichen, aber nicht-gezeigten Demultiplexer in dem ADSL-Modem 182) zu demultiplexen und nur die komprimierten Video- und Audiodatensubkanäle auszuwählen, die das angeforderte Programm tragen, wie auch die zugeordneten Datensubkanäle. „Gelagert" oder „lagern" bedeutet daher Tunen des geeigneten digitalen VOD-Tuners und Transportdemultiplexers in dem Gateway zu einem bestimmten Kanal und Unterkanal.The meaning of the term "stored" or "stored" is as follows. The gateways receive these transfer load balancing messages, and the host CPU of each gateway with a pending VOD request commands its VOD tuners (such as tuners 102 or 180 or a corresponding tuner in the ADSL modem 182 in 4A ) to tune to a channel that is an available subchannel as symbolized in step 108 , The host CPU then commands the appropriate transport demultiplexer (eg, demultiplexer 114 for HFC delivery or demultiplexer 184 in the case of satellite or a similar but not shown demultiplexer in the ADSL modem 182 ) and to select only the compressed video and audio sub-channels bearing the requested program, as well as the associated data sub-channels. "Storing" or "Storing" therefore means tuning the appropriate digital VOD tuner and transport demultiplexer in the gateway to a particular channel and subchannel.

Die Kanal- und Unterkanallagerinformation ist beinhaltet in dem Gateway in dem IP-Paket, das die Stromaufwärts-Videoanforderung trägt, oder ist enthalten innerhalb eines separaten IP-Pakets, das erzeugt wird durch den Gateway, das sich auf das IP-Paket bezieht, welches die VOD-Anforderung trägt, ebenfalls wie symbolisiert durch Schritt 108. Diese Lagerdaten helfen dem Videoserver oder Router in dem Kopfstationsmodem (oder entsprechender Schaltung in einem Satellit oder ADSL-VOD-Netzwerk), um die angeforderten Videodaten zu dem korrekten Modulator zu bringen, der auf dem VOD-Kanal überträgt, zu dem der Gateway gekoppelt ist, zu der angeforderten IP-Adresse, zu welcher getunt ist. Die Kanal- und Subkanaldaten, die in der Stromaufwärtsnachricht enthalten sind, werden ebenfalls verwendet, um den Modulator zu steuern, damit er die Video- und zugeordneten Audiodaten auf den Unterkanal legt, auf den der Gateway getunt ist.The channel and subchannel storage information is included in the gateway in the IP packet carrying the upstream video request or is contained within a separate IP packet generated by the gateway relating to the IP packet which carrying the VOD request, also symbolized by step 108 , This storage data helps the video server or router in the headend modem (or equivalent circuit in a satellite or ADSL VOD network) to bring the requested video data to the correct modulator transmitting on the VOD channel to which the gateway is coupled , to the requested IP address to which is tuned. The channel and subchannel data contained in the upstream message are also used to control the modulator to place the video and associated audio data on the subchannel to which the gateway is tuned.

Fortfahrend mit der Diskussion von 6A, wird das Ethernet-Paket empfangen durch den Schaltprozess 86 (nachdem es durch die Netzwerkadapterkarte passiert des Host-Computers und herauf durch die Ethernet-Protokollschichten, wo der Ethernet-Kopf entfernt wird, wie symbolisiert durch Schritt 110). Der Schaltprozess schaut die Zieladresse des IP-Pakets in einer Nachschlagetabelle nach und bestimmt von der Zieladresse des IP-Pakets, dass es an einen VOD-Server gerichtet ist, der an das Kopfstationsmodem gekoppelt ist, treibend HFC 10 oder die Kopfstation treibend den Uplink zu dem Satelliten oder der ADSL-Zentrale (Schritt 112).Continuing with the discussion of 6A , the Ethernet packet is received by the switching process 86 (after passing through the network adapter card of the host computer and up through the Ethernet protocol layers, where the ethernet head is removed as symbolized by step 110 ). The switching process looks up the destination address of the IP packet in a lookup table and determines from the destination IP packet address that it is directed to a VOD server coupled to the headend modem, driving HFC 10 or the headend driving the uplink to the satellite or the ADSL center (step 112 ).

Schritt 116 repräsentiert den generellen Zweck des Übertragens des IP-Pakets, das die VOD-Programmanforderung enthält, an den geeigneten Videoserver über das geeignete Übertragungsmedium. Die folgenden Absätze besprechen die unterschiedlichen Fälle individuell, und Schritt 116 ist so zu interpretieren, dass er jede dieser individuellen Fälle abdeckt in Abhängigkeit davon, welcher Videodienst adressiert ist durch das IP-Paket. Die folgende Diskussion nimmt an, dass der Gateway ausgerüstet ist mit HFC-, Satelliten- und ADSL-Erweiterungsmodulen, so dass VOD angefordert werden kann von irgendeinem dieser drei Netzwerke. Jedoch kann der Gateway auch nur irgendeine Unterkombination von einem oder mehreren von den HFC-, Satelliten- oder ADSL-Modemerweiterungskarten aufweisen, so dass Schritt 116 nur Routen des IP-Anforderungspakets an einen Videoserver oder möglicherweise einen ausgewählten von zwei unterschiedlichen Videoservern repräsentiert, die VOD über zwei unterschiedliche Netzwerke liefern.step 116 represents the general purpose of transmitting the IP packet containing the VOD program request to the appropriate video server via the appropriate transmission transfer medium. The following paragraphs discuss the different cases individually, and step 116 is to be interpreted as covering each of these individual cases, depending on which video service is addressed by the IP packet. The following discussion assumes that the gateway is equipped with HFC, satellite, and ADSL expansion modules so that VOD can be requested from any of these three networks. However, the gateway may also have only any subcombination of one or more of the HFC, satellite, or ADSL modem expansion cards, so step 116 only represents routes of the IP request packet to a video server or possibly a selected one of two different video servers providing VOD over two different networks.

In dem Fall eines IP-Anforderungspakets, das adressiert ist an einen Videoserver, der an das HFC 10 gekoppelt ist über das Kopfstationsmodem zur Lieferung von einer VOD-Auswahl über das HFC, repräsentiert Schritt 116 den folgenden Subprozess. Das IP-Paket wird geroutet zu DOCSIS-Modem 70 und übertragen auf einem Stromaufwärtsmanagement- und -steuerkanal. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Management- und Steuerkanal, der verwendet wird zum Übertragen der Stromaufwärtsanforderung, der Kanal, der bezeichnet ist in einer Stromabwärtslastausgleichsnachricht von dem Kopfstationsmodem, wobei angezeigt wird, welche Kanäle und Unterkanäle verfügbar sind und welche Stromaufwärtskanäle die Gateways verwenden sollen beim Anzeigen, dass sie gelagert haben auf einem der verfügbaren Kanäle und Subkanäle. Das IP-Paket wird von der HFC wiederhergestellt und direkt gekoppelt oder über das Internet zu dem Videoserver, an den es adressiert ist. Der Videoserver kann direkt gekoppelt sein an das Kopfstationsmodem oder indirekt über das Internet, in welchem Fall das IP-Anforderungspaket gesendet wird durch den Router an der Kopfstation über das Internet zu dem Videoserver.In the case of an IP request packet addressed to a video server connected to the HFC 10 is coupled via the headend modem to provide a VOD selection over the HFC, represents step 116 the following subprocess. The IP packet is routed to DOCSIS modem 70 and transmit on an upstream management and control channel. In the preferred embodiment, the management and control channel used to transmit the upstream request is the channel designated in a downstream load balancing message from the headend modem, indicating which channels and subchannels are available and which upstream channels the gateways are to use Show that they have stored on one of the available channels and subchannels. The IP packet is recovered from the HFC and directly coupled or over the Internet to the video server to which it is addressed. The video server may be directly coupled to the headend modem or indirectly over the Internet, in which case the IP request packet is sent through the router at the headend over the Internet to the video server.

In dem Fall eines IP-Anforderungspakets, das adressiert ist an einen Videoserver, der gekoppelt ist an eine Satelliten-Uplink-Kopfstationsschaltung, ist der Stromaufwärtskanal über das PSTN, so dass Schritt 116 das Folgende repräsentiert. Das IP-Paket wird geroutet zu dem ADSL-Modem 182 oder dem DOCSIS-Modem 70 für Stromaufwärtsübertragung über die Telefonleitungen. Wenn es geroutet wird zu dem ADSL-Modem, überträgt dieses die IP-Paketanforderungsnachricht stromaufwärts über die PSTN-Leitungen zu der ADSL-Zentrale, wo es geroutet wird zu dem Videoserver, der gekoppelt ist an den Satelliten-Uplink über eine Verbindung zu dem Internet bei dem CO oder einer Aufbauverbindung über das PSTN direkt zu dem Videoserver.In the case of an IP request packet addressed to a video server coupled to a satellite uplink head-end circuit, the upstream channel is beyond the PSTN, so step 116 represents the following. The IP packet is routed to the ADSL modem 182 or the DOCSIS modem 70 for upstream transmission over the telephone lines. When it is routed to the ADSL modem, it transmits the IP packet request message upstream over the PSTN lines to the ADSL center where it is routed to the video server coupled to the satellite uplink via a connection to the Internet at the CO or a setup connection via the PSTN directly to the video server.

Wenn das IP-Paket, das adressiert ist an einen Videoserver, der VOD liefert über das Satellitennetzwerk, geroutet wird zu dem DOCSIS-Modem, wird das IP-Paket übertragen über das HFC zu dem Kopfstations-DOCFSIS-Modem. Dort wird das Paket wiederhergestellt und neu zusammengesetzt (falls notwendig) und gesendet zu dem Router zur Lieferung über das Internet oder anderes WAN zu dem Videoserver, an den das Paket adressiert ist. Alternativ kann das Kopfstations-DOCSIS-Modem einen Verbindungsaufbau machen über das PSTN zu dem Videoserver oder IP-Telefonie benutzen zum Liefern des Pakets zu dem Videoserver über das Internet über IP-Telefonieschaltung, die gekoppelt ist an das Internet bei dem Videoserver.If the IP packet addressed to a video server that delivers VOD over the Satellite network routed to the DOCSIS modem, that will IP packet transmitted via the HFC to the headend DOCFSIS modem. There the package is restored and reassembled (if necessary) and sent to the router for delivery over the Internet or other WAN to the video server to which the package is addressed. Alternatively, the head-end DOCSIS modem can establish a connection make over Use the PSTN to the video server or IP telephony to deliver the Packets to the video server via the internet over IP telephony circuit that is linked to the Internet at the Video Server.

Wenn das IP-VOD-Anforderungspaket adressiert ist an einen Videoserver, der über ADSL liefert, repräsentiert Schritt 116 das Folgende. Der Routing-Prozess 86 routet das IP-Paket zu dem ADSL-Modem 182, wo es übertragen wird über den ADSL-Stromaufwärtskanal zu dem ADSL-Modem bei der CO. Die CO routet dann das IP-VOD-Anforderungspaket zu dem Videoserver, der direkt gekoppelt ist zu der CO, oder gibt es an einen Router, der verbunden ist mit dem Internet, zum Routen zu einem Videoserver, der zu dem CO gekoppelt ist über das Internet (der Begriff Internet bedeutet das Internet oder irgendein anderes Weitverkehrsnetz, das gegenwärtig existiert oder das in der Zukunft existieren wird). Alternativ kann der CO einen Verbindungsaufbau machen zu dem Videoserver über das PSTN und sendet ein IP-VOD-Anforderungspaket über die Aufbauverbindung oder kann kommunizieren mit einer anderen CO, wo ein Videoserver lokalisiert ist, durch eine T1-Leitung oder DS1- oder andere Hochgeschwindigkeitstelefonleitungen. Die Verarbeitung und Schaltung von ADSL-Lieferung von Video-auf-Anforderung, die gelehrt wird in dem US-Patent 5,247,347, kann verwendet werden, und dieses Patent ist durch Referenz hierin inkorporiert.If the IP-VOD request packet is addressed to a video server delivering via ADSL, step represents 116 the following. The routing process 86 routes the IP packet to the ADSL modem 182 where it is transmitted over the ADSL upstream channel to the ADSL modem at the CO. The CO then routes the IP-VOD request packet to the video server directly coupled to the CO, or gives it to a router connected to the Internet for routing to a video server coupled to the CO over the Internet (the term Internet means the Internet or any other wide area network that exists today or that will exist in the future). Alternatively, the CO may establish a connection to the video server via the PSTN and send an IP-VOD request packet over the set-up connection or may communicate with another CO where a video server is located by a T1 line or DS1 or other high-speed telephone lines. The processing and circuitry of video-on-demand ADSL delivery taught in U.S. Patent 5,247,347 may be used, and this patent is incorporated herein by reference.

Der Schritt 120 repräsentiert den optionalen Schritt von Authentifikation und/oder bedingtem Zugriff, der bei der Kopfstation ausgeführt wird vor dem Routen des IP-Anforderungspakets an den Videoserver. In einigen Ausführungsformen wird das IP-Paket, das die VOD-Anforderung trägt, nur geroutet an den Videoserver, wenn der Benutzer, der die Anforderung vornimmt, authentifiziert ist und/oder ein zu dem angeforderten Dienst autorisierter Teilnehmer ist. Dies wird typischerweise ausgeführt durch Benutzen der Quelladresse als Suchschlüssel zum Durchsuchen einer Nachschlagtabelle von autorisierten Nutzern. Die Weise, in der die angeforderten Dienste wie die VOD beobachtet werden, so dass sie nur geliefert werden an autorisierte Teilnehmer, ist nicht kritisch für die Erfindung, und die Nachschaufunktion, die als Teil von Schritt 120 erwähnt ist, kann ersetzt werden durch irgendeine bekannte Weise von Sperrdiensten nur für autorisierte Nutzer. Die Sperrfunktion kann ebenfalls ausgeführt werden bei den Gateways nach Übertragung der VOD-Daten stromabwärts, und der Gateway 14 weist bedingte Zugriffsmodule 126 und 186 auf, die diese Ausführungsformen repräsentieren. In diesen Ausführungsformen, in denen die bedingte Zugriffssperrfunktion durchgeführt wird bei dem Gateway, wird Schritt 120 nicht benötigt. Prozesse zur Durchführung von bedingter Zugriffssperrung bei den Kundenräumlichkeiten sind wohlbekannt in C-Band- und Ku-Band-subskriptionsbasierter Analog-und-digital-Videoübertragung und brauchen hier nicht beschrieben werden. Um diesen Typ von bedingtem Zugriff bei den Kundenräumlichkeiten zu implementieren, weist jeder Gateway ein Entschlüsselungsmodul auf (126, 186 und ähnliche Schaltung in ADSL-Modem 182) mit einem Schlüssel oder Passwort, das darin gespeichert ist. Dieser Schlüssel oder Passwort wird verwendet durch den Videoserver oder andere Dienstanbieter, um die VOD-Daten zu verschlüsseln oder andere Daten, die den angeforderten Dienst kodieren, unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels des autorisieren Teilnehmers. Nur dieser Teilnehmer kann die Daten entschlüsseln unter Verwendung seines privaten Schlüssels. Die bedingten Zugriffsmodule 126 und 186 in 4A sind intendiert, irgendeine dieser bekannten Stand-der-Technik-Strukturen und -Prozesse zu symbolisieren zum Blockieren von Zugriff durch nicht-autorisierte Personen auf Dienste.The step 120 represents the optional step of authentication and / or conditional access performed at the headend prior to routing the IP request packet to the video server. In some embodiments, the IP packet carrying the VOD request is only routed to the video server if the user making the request is authenticated and / or a subscriber authorized to the requested service. This is typically done by using the source address as the search key to search a lookup table from authorized users. The way in which the requested services such as the VOD are watched so that they are only delivered to authorized subscribers is not critical to the invention, and the look-up function as part of step 120 can be replaced by any known manner of blocking services only for authorized users. The lock function can also be performed on the gateways after transmission of the VOD data downstream, and the gateway 14 has conditional access modules 126 and 186 which represent these embodiments. In these embodiments where the conditional access lock function is performed on the gateway, step 120 not required. Processes for performing conditional access blocking at customer premises are well known in C-band and Ku-band subscription-based analog-and-digital video transmission and need not be described here. In order to implement this type of conditional access at the customer premises, each gateway has a decryption module ( 126 . 186 and similar circuit in ADSL modem 182 ) with a key or password stored therein. This key or password is used by the video server or other service providers to encrypt the VOD data or other data that encodes the requested service using the authorizing subscriber's public key. Only this subscriber can decrypt the data using his private key. The conditional access modules 126 and 186 in 4A are intended to symbolize any of these known prior art structures and processes for blocking access by unauthorized persons to services.

Nachdem das IP-Paket den Videoserver erreicht hat, liest er das IP-Paket und öffnet die Datei, wobei er die Daten des angeforderten Films oder andere Videopro duktion speichert (Schritt 124). Der Videoserver beginnt dann, die Videodaten als IP-Pakete zu übertragen, die adressiert sind an das TV und den Netzwerkadapter 30, die den Film angefordert haben (Schritt 124). Die IP-Pakete beinhalten komprimierte Videodaten typischerweise durch MPEG-II-Kompression. Der Schritt 124 ist intendiert, einen der folgenden drei Subprozesse zu beschreiben von Lieferung von Videodaten, die IP-Pakete tragen, in Abhängigkeit von dem Videoserver, zu welchem das originale IP-Paket, das die VOD-Anforderung trägt, gerichtet war und ob die IP-Videodatenpakete zu liefern sind über HFC, über Satellit oder über eine DSL-Verbindung. Der Schritt 124 ist nicht intendiert, Lieferung der VOD-Daten durch alle drei Netzwerke zu repräsentieren. Die Diskussion jedes Unterprozesses ist markiert durch einen Kopf, und drei unterschiedliche Linien von Schritten sind gezeigt in 6A6E für die drei unterschiedlichen Liefernetzwerke, da jedes Liefernetzwerk gekoppelt ist an eine unterschiedliche Schaltung in dem Gateway 14.After the IP packet reaches the video server, it reads the IP packet and opens the file, saving the data of the requested movie or other video production (step 124 ). The video server then begins to transmit the video data as IP packets addressed to the TV and the network adapter 30 who requested the movie (step 124 ). The IP packets typically include compressed video data through MPEG-II compression. The step 124 is intended to describe one of the following three subprocesses of delivery of video data carrying IP packets depending on the video server to which the original IP packet carrying the VOD request was addressed and whether the IP video data packets can be delivered via HFC, via satellite or via a DSL connection. The step 124 is not intended to represent delivery of VOD data through all three networks. The discussion of each sub-process is marked by a header, and three different lines of steps are shown in FIG 6A - 6E for the three different delivery networks, as each delivery network is coupled to a different circuit in the gateway 14 ,

Zuerst in dem Fall von HFC-Lieferung repräsentiert der Schritt 124 den Prozess von Übertragen der IP-VOD-Pakete an den Modulator in dem Kopfstationsmodem, welches stromabwärts überträgt auf dem Kanal, der in dem Originalanforderungspaket identifiziert ist. Übertragung zu diesem Modulator kann durch eine lokale Direktverbindung oder über das Internet oder anderes WAN oder durch eine T1- oder DS2-gepachtete Leitung oder möglicherweise durch andere Hochgeschwindigkeits-PSTN-Verbindung wie z.B. DSL sein.First, in the case of HFC delivery, the step represents 124 the process of transmitting the IP VOD packets to the modulator in the headend modem which transmits downstream on the channel identified in the original request packet. Transmission to this modulator may be through a local direct connection or over the Internet or other WAN or through a T1 or DS2 leased line or possibly through other high speed PSTN connection such as DSL.

Die Videodaten werden in irgendeiner bekannten Weise komprimiert und verschlüsselt vor der Übertragung. Die bevorzugte Weise der Implementierung von bedingtem Zugriff ist es, die Sperrfunktionen an dem Videoserverende der Verbindung vorzunehmen, um zu vermeiden, Stromabwärtsbandbreite zu verschwenden durch Anforderungen von nicht-autorisierten Nutzern.The Video data is compressed and in some known manner encoded before the transfer. The preferred way of implementing conditional access is to perform the lock functions on the video end of the connection, to avoid downstream bandwidth too waste by requests from unauthorized users.

In dem HFC-Lieferfall werden die komprimierten Video- und Audiodaten (und möglicherweise zugeordnete Daten wie z.B. IP-Telefoniepakete) übertragen durch die Kopfstation auf dem Kanal und Unterkanälen, die identifiziert sind in den Lagerdaten, welche gegeben werden in der Ursprungsanforderungsnachricht, und kommen bei. dem Gateway 14 an über die Leitung 10 (Schritt 136). In alternativen Ausführungsformen werden der Videoserver und die Kopfstation kooperieren, um die VOD-Daten auf unbenutzte Subkanäle von einem Kanal zu legen, der nicht voll verwendet wird, und senden eine Stromabwärtsmanagement- und Steuernachricht, die dem Gateway anzeigt, wo er das angeforderte VOD-Programm finden kann (Schritt 136).In the HFC delivery case, the compressed video and audio data (and possibly associated data such as IP telephony packets) are transmitted by the headend on the channel and subchannels identified in the stock data given in the origin request message and arrive , the gateway 14 on over the line 10 (Step 136 ). In alternative embodiments, the video server and headend will cooperate to place the VOD data on unused subchannels of a channel that is not fully utilized, and send a downstream management and control message indicating the gateway where it will receive the requested VOD. Program can find (step 136 ).

Nach Erreichen des Gateways auf der HFC-Verbindung 10 wird das RF-Stromabwärtssignal gekoppelt über den Koppler 90 zu der Puffer-/Isolationsschaltung 98 und erreicht die Tuner 100, 102 und 104. Die Tuner 100 und 104 weisen es zurück, da sie nicht angewiesen wurden, durch die Host-CPU 128 des Gateways, auf analoge Videodaten bzw. DOCSIS-Datenträgerfrequenzen zu horchen. Der Tuner 102 ist jedoch angewiesen worden durch den Host-Mikroprozessor 128 (hierin nachstehend der „Host"), auf den Kanal zu tunen, auf dem die VOD-Daten moduliert sind. Im Tuner 102 wird das RF-Signal empfangen, die RF-Komponente wird entfernt, und ein Basisbandsignal wird ausgegeben auf die Leitung 190. In einigen Ausführungsformen gibt der Tuner 102 ein IF-Signal auf Leitung 190 aus, welches digitalisiert ist in der A/D-Matrix 130, mit dem IF heruntergemischt auf Basisband durch den QAM-Demodulator 146 vor Demodulation der Konstellationspunkte. In einigen Ausführungsformen wird ebenfalls konventionelle Trägerwiederherstellung und Taktwiederherstellung durchgeführt im Tuner 102, und die RF-Komponente wird entfernt unter Verwendung eines lokalen Trägers, der synchronisiert ist in Frequenz und Phase mit dem Träger des Transmitters, um das RF-Signal zu reduzieren auf I- und Q-Basisbandsignale auf Leitungen 190 und 191.After reaching the gateway on the HFC connection 10 the RF downstream signal is coupled via the coupler 90 to the buffer / isolation circuit 98 and reaches the tuners 100 . 102 and 104 , The tuners 100 and 104 reject it because they were not instructed by the host CPU 128 of the gateway to listen for analog video data or DOCSIS disk frequencies. The tuner 102 however, has been instructed by the host microprocessor 128 (hereinafter the "host") to tune to the channel on which the VOD data is modulated. In the tuner 102 the RF signal is received, the RF component is removed, and a baseband signal is output on the line 190 , In some embodiments, the tuner outputs 102 an IF signal on line 190 which is digitized in the A / D matrix 130 , with the IF downmixed to baseband by the QAM demodulator 146 before demodulation of the constellation points. In some embodiments, conventional carrier recovery and clock recovery are also performed in the tuner 102 and the RF component is removed using a local carrier that is synchronized in frequency and phase with the transmitter of the transmitter to reduce the RF signal to I and Q baseband signals on lines 190 and 191 ,

Die RF-Träger-tragenden VOD-Daten sind QAM-moduliert, so dass der Tuner ein komplexes, analoges Basisbandsignal auf Leitung 190 ausgibt mit einer In-Phasen- und einer Quadraturkomponente, von denen jede mehrere Abtastperioden aufweist, von denen jede die I- und Q-Werte eines Konstellationspunkts definieren. Beide Komponenten werden zu der A/D-Matrix 130 gesendet zum Abtasten mit einer Abtastung pro Konstellationspunkt auf jedem der I- und Q-Signale.The RF carrier carrying VOD data is QAM modulated so that the tuner provides a complex, analog baseband signal on line 190 outputs an in-phase and a quadrature component, each having multiple sampling periods, each of which defines the I and Q values of a constellation point. Both components become the A / D matrix 130 sent for sampling with one sample per constellation point on each of the I and Q signals.

Die A/D-Matrix ist zusammengesetzt aus entweder zwei oder drei A/D-Wandlern, in Abhängigkeit davon, ob das DOCSIS-Modem 70 darin eine A/D-Wandlungsschaltung aufweist. Typischerweise tut es das, so dass die Ausgabe des DOCSIS-Daten-Tuners 104 auf Leitung 132 gezeigt ist als Weiterleiten des Basisbandsignals gerade durch die Matrix 130, ohne irgendeine Abtastung dadurch.The A / D matrix is composed of either two or three A / D converters, depending on whether the DOCSIS modem 70 therein comprises an A / D conversion circuit. Typically, it does that, allowing the output of the DOCSIS data tuner 104 on line 132 is shown as passing the baseband signal straight through the matrix 130 without any sampling by it.

Die Abtastungen der Basisband-analog-I- und Q-Signale auf Leitungen 190 und 191, die VOD-Datenkonstellationspunkte beinhalten, werden ausgegeben auf den Bus 136. Der Prozess des Empfangens des RF-Stromabwärts-VOD-Signals und Modulierens und Digitalisierens jedes Konstellationspunkts-I- und -Q-Wertes ist symbolisiert durch Schritte 136. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Taktsignal, das enthalten ist in den Daten (oder übertragen wird auf einem separaten Kanal in einigen Ausführungsformen), welches die Grenzen jedes Konstellationspunkts definiert, wiederhergestellt durch den Tuner 120 und wird verfügbar gemacht für jede der anderen Schaltungen, die mit den Videodaten umgehen müssen.The samples of baseband analog I and Q signals on lines 190 and 191 that include VOD data constellation points are output to the bus 136 , The process of receiving the RF downstream VOD signal and modulating and digitizing each constellation point I and Q value is symbolized by steps 136 , In the preferred embodiment, the clock signal contained in the data (or transmitted on a separate channel in some embodiments) that defines the boundaries of each constellation point is recovered by the tuner 120 and is made available to each of the other circuits that must handle the video data.

Die digitalisierten, komprimierten VOD-Daten sind typischerweise QAM-64-moduliert. Dies bedeutet, dass die Video- und Audiodaten übertragen werden in der Form von Konstellationspunkten, von denen jeder Punkt übertragen wird während einer unterschiedlichen Zeit auf dem Quadraturträger mit Video-, Audio- und zugeordneten Konstellationspunkten, die übertragen werden während unterschiedlicher Zeitschlitze auf dem gleichen Kanal. Jeder Video-, Audio- oder zugeordnete Datenpunkt nimmt die Form einer komplexen Zahl an, die einen Phasen- und einen Amplitudenwert hat. Der QAM-Demodulator 146 bestimmt den komplexen Wert von Video-, Audio- und entsprechenden Datenpunkten von den komprimierten VOD-Daten, die jedem Konstellationspunkt entsprechen (Schritt 140).The digitized, compressed VOD data is typically QAM-64 modulated. This means that the video and audio data are transmitted in the form of constellation points, each point of which is transmitted during a different time on the quadrature carrier with video, audio and associated constellation points transmitted during different time slots on the same channel , Each video, audio, or associated data point takes the form of a complex number that has a phase and an amplitude value. The QAM demodulator 146 determines the complex value of video, audio and corresponding data points from the compressed VOD data corresponding to each constellation point (step 140 ).

Der Transportdemultiplexer 148 fungiert zum Demulitplexen der Video-, Audio- und zugeordneten Datenpunkte von ihren jeweiligen Subkanalzeitschlitzen (oder Codes in Ausführungsformen, wo die Subkanäle CDMA gemultiplext sind), wie symbolisiert durch Schritt 144. Der Videodemultiplexer empfängt eine Steuerdateneingabe von dem Mikroprozessor 128, welche dem Demulitplexer mitteilt, welche Subkanalzeitschlitze (oder Codes) bei Wiedergewinnung der angeforderten VOD-Daten zu benutzen sind.The transport demultiplexer 148 acts to demultiplex the video, audio and associated data points from their respective subchannel time slots (or codes in embodiments where the subchannels CDMA are multiplexed) as symbolized by step 144 , The video demultiplexer receives a control data input from the microprocessor 128 which tells the demultiplexer which subchannel time slots (or codes) to use in retrieving the requested VOD data.

Die wieder gewonnenen Video-, Audio- und zugeordneten Daten werden ausgegeben in komprimierter Form auf Busse 150, 152 und 154 an eine bedingte Zugriffsschaltung 126. Diese optionale Schaltung entwürfelt die Daten, wenn der Nutzer autorisiert ist, das angeforderte Programm zu empfangen, oder nimmt andere bekannte Typen von bedingter Zugriffssperrung vor, wenn die bedingte Zugriffsfunktion nicht bereits ausgeführt worden ist an der Kopfstation (Schritt 192). Wenn der Nutzer autorisiert ist, die VOD-Daten, die Video-, Audio- und zugeordneten Daten zum empfangen, werden Punkte eingekapselt in Buspakete, die verwendet werden auf dem Host-Bus 156 und gesendet werden über den Bus an einen IP-Video-Einkapselungsprozess 158. Typischerweise ist der Host-Bus ein PCI-Bus, so dass die bekannten PCI-Busschnittstellenschaltungen in der bedingten Zugriffsschaltung 126 die VOD-Daten einkapseln in PCI-Buspakete, die adressiert sind an die IP-Videoeinkapselungsschaltung (Schritt 192).The recovered video, audio and associated data are output in compressed form on buses 150 . 152 and 154 to a conditional access circuit 126 , This optional circuit descrambles the data if the user is authorized to receive the requested program, or makes other known types of conditional access locking if the conditional access function has not already been performed at the headend (step 192 ). If the user is authorized to receive the VOD data, the video, audio and associated data, dots are encapsulated in bus packets that are used on the host bus 156 and sent over the bus to an IP video encapsulation process 158 , Typically, the host bus is a PCI bus, so the known PCI bus interface circuits in the conditional access circuit 126 encapsulate the VOD data in PCI bus packets addressed to the IP video encapsulation circuit (step 192 ).

Die IP-Videoschaltung überwacht den Bus 158 auf Pakete, die adressiert sind an sie, und wenn sie eines findet, nimmt sie die PCI-Buspakete, die zusammen ein IP-Paket von Videodaten umfassen, und ordnet die VOD-Daten darin neu in eine IP-Paketnutzlast. In Fällen, in denen die VOD-Daten niemals in ein IP-Paketformat an der Kopfstation gebracht wurden, werden die VOD-, Video- und Audiodaten geordnet in IP-Pakete, die adressiert sind an den Netzwerkadapter, der das VOD-Programm angefordert hat. Jegliche zugeordneten Daten werden eingekapselt in ein IP-Paket, das adressiert ist an das geeignete Periphergerät, wie z.B. PC 22 oder das Telefon 60 in 3. Üblicherweise ist die IP-Zieladresse, an die die Video-, Audio- und zugeordneten Daten gebunden sind, enthalten innerhalb der Daten selbst, und wenn ein IP-Paket aufgebrochen wurde, z.B. in Oktetts oder ATM-Zellen für Übertragung, werden die Original-IP-Quell- und Zieladressen erhalten wie durch die vorher hierin beschriebenen Verfahren.The IP video circuit monitors the bus 158 packets that are addressed to them, and if they find one, they take the PCI bus packets, which together comprise an IP packet of video data, and re-order the VOD data into an IP packet payload. In cases where the VOD data was never placed in an IP packet format at the headend, the VOD, video and audio data are ordered into IP packets addressed to the network adapter that requested the VOD program , Any associated data is encapsulated in an IP packet addressed to the appropriate peripheral device, such as a PC 22 or the phone 60 in 3 , Usually, the IP destination address to which the video, audio and associated data are bound is contained within the data itself, and when an IP packet has been broken, eg in octets or ATM cells for transmission, the original Obtain IP source and destination addresses as by the methods previously described herein.

In der bevorzugten Ausführungsform werden die IP-Quell und Zieladressen in den IP-Paketdaten innerhalb der PCI-Buspakete verwendet, um einen IP-Paketkopf zusammenzusetzen nach Neuzusammensetzen des IP-Pakets. Die resultierenden IP-Pakete werden übertragen über die Leitung 160 an den Routing-Prozess 86 (Schritt 194). Bei Ausführungsformen, in denen die VOD-Video-, Audio- und zugeordneten Daten niemals platziert waren in einem IP-Paketformat, beobachtet der Host 128, wo jede VOD-Anforderung herkommt auf dem LAN, und die Adressen des Videoservers, zu denen jede adressiert ist. Wenn dann Daten ankommen von diesem Videoserver (wie bestimmt durch die Quelladresse der Daten oder des Netzwerks, Kanal und Subkanal, auf denen die Daten ankommen), sendet der Host Daten zu der IP-Videoschaltung 158, wobei er ihr die IP-Adresse des Netzwerkadapters mitteilt, zu der die Video- und Audiodaten zu adressieren sind und die IP-Adresse von jedem anderen Periphergerät, zu dem irgendwelche zugeordneten Daten zu senden sind. Der Fall, in dem die VOD-Daten nicht ursprünglich eingekapselt sind in ein IP-Paket, kann auftreten, wo ein Videoserver direkt gekoppelt ist an ein Kopfstationsmodem oder eine Satelliten-Uplink-Einrichtung oder ein ADSL CO. Der Schritt 194 ist so zu interpretieren, dass er ebenfalls diesen alternativen Fall abdeckt von Konstruieren von IP-Paketen unter Verwendung von IP-Adressen, die geliefert werden von dem Host 128, der all die ausgehenden VOD-Anforderungen beobachtet.In the preferred embodiment, the IP source and destination addresses in the IP packet data within the PCI bus packets are used to assemble an IP packet header after reassembly of the IP packet. The resulting IP packets are transmitted over the line 160 to the routing process 86 (Step 194 ). In embodiments where the VOD video, audio and associated data were never placed in an IP packet format, the host observes 128 where each VOD request comes from on the LAN, and the addresses of the video server to which each is addressed. Then when data arrives from this video server (as determined by the source address the data or network, channel and subchannel on which the data arrives), the host sends data to the IP video circuit 158 where he tells her the IP address of the network adapter to which the video and audio data is to be addressed and the IP address of any other peripheral device to which any associated data is to be sent. The case where the VOD data is not originally encapsulated in an IP packet may occur where a video server is directly coupled to a headend modem or a satellite uplink device or an ADSL CO. The step 194 should be interpreted to also cover this alternative case of constructing IP packets using IP addresses supplied by the host 128 who watched all the outbound VOD requirements.

Der Routing-Prozess 86 empfängt die VOD-IP-Pakete und liest die IP-Zieladresse und bestimmt, dass die IP-Adresse abgebildet wird auf die Ethernet-Adresse des Netzwerkadapters 30 in 3. Die IP-Pakete, die an diesen Netzwerkadapter adressiert sind, werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete, die adressiert sind an den Netzwerkadapter 30, und gesendet an die geeignete Netzwerkschnittstellenschaltung in der Routing-Schaltung 86 zum Starten auf LAN 20 (Schritt 196). Der Haushalt kann mehrere TV-Geräte haben, von denen jedes seinen eigenen Netzwerkadapter hat. In einem solchen Fall wird die IP-Zieladresse in den VOD-Daten verwendet werden, um zu bestimmen, welcher Netzwerkadapter das Programm angefordert hat, und die Adresse diese Netzwerk-Ethernet-Adapters wird verwendet werden in dem Ethernet-Paketkopf des Ethernet-Pakets, in das die VOD-Daten-IP-Pakete eingekapselt werden. Die Routing-Schaltung wird dann bestimmen, welches LAN und NIC zu benutzen ist, um die Daten zu dem richtigen TV zu bringen.The routing process 86 receives the VOD-IP packets and reads the destination IP address and determines that the IP address is mapped to the Ethernet address of the network adapter 30 in 3 , The IP packets addressed to this network adapter are then encapsulated in Ethernet packets addressed to the network adapter 30 , and sent to the appropriate network interface circuit in the routing circuit 86 to start on LAN 20 (Step 196 ). The household can have several TV sets, each with its own network adapter. In such a case, the IP destination address will be used in the VOD data to determine which network adapter the program has requested, and the address of this network Ethernet adapter will be used in the Ethernet packet header of the Ethernet packet, in which the VOD data IP packets are encapsulated. The routing circuitry will then determine which LAN and NIC to use to bring the data to the correct TV.

Was mit den VOD-Daten geschieht, wenn sie zu dem Netzwerkadapter gelangen, wird besprochen werden nach Diskussion der ADSL- und Satellitenlieferfälle.What with the VOD data happens when they get to the network adapter, will be discussed after discussion of ADSL and satellite delivery cases.

DSL-NetzwerklieferungDSL Network Delivery

In dem Fall von ADSL-Lieferung (oder Lieferung durch irgendeinen digitalen Teilnehmerleitungsdienst mit adäquater Bandbreite) werden die IP-Pakete übertragen von dem Videoserver an die ADSL-Zentrale innerhalb näherungsweise 3 Meilen von dem Teilnehmer durch eine T1- oder DS1-Leitung, typischerweise kann ebenfalls eine ADSL-Stromabwärtsverbindung verwendet werden, wenn die mögliche maximale Last von VOD-Daten, die zu diesem bestimmten CO gesendet werden, gering genug ist (Schritt 198, 6B).In the case of ADSL delivery (or delivery by any digital subscriber line service with adequate bandwidth), the IP packets may be transmitted from the video server to the ADSL center within approximately 3 miles of the subscriber through a T1 or DS1 line, typically Also, an ADSL downstream connection may be used if the maximum possible load of VOD data sent to that particular CO is low enough (step 198 . 6B ).

Von der ADSL-Zentrale werden die Videodaten-IP-Pakete FDMA-gemultiplext auf den ADSL-Stromabwärtsträger und übertragen an den Gateway des anfordernden Teilnehmers über die geeignete Teilnehmeranschlussleitung. Bei dem Gateway kommen die IP-Pakete auf der PSTN-Teilnehmeranschlussleitung 58 an und werden gekoppelt über einen Isolationspuffer 204 an das ADSL-Modem 182 (Schritt 202).From the ADSL center, the video data IP packets are FDMA-multiplexed onto the ADSL downstream carrier and transmitted to the requesting party's gateway via the appropriate subscriber line. At the gateway, the IP packets arrive on the PSTN subscriber line 58 and are coupled via an isolation buffer 204 to the ADSL modem 182 (Step 202 ).

Das ADSL-Modem 182 ist eine konventionelle Struktur und stellt die IP-Pakete wieder her in einer konventionellen Weise und gibt sie aus auf die Leitung 188 an den Schaltprozess. Dort werden die IP-Pakete, die VOD-Daten tragen, eingekapselt in Ethernet-Pakete, die adressiert sind an die NIC des Netzwerkadapters 30, der das Videoprogramm angefordert hat, und werden gesendet an die geeignete NIC in der Routing-Schaltung 86, welche anschließt an das LAN, zu dem der Netzwerkadapter 30, der das VOD-Programm angefordert hat, gekoppelt ist (Schritt 206).The ADSL modem 182 is a conventional structure and restores the IP packets in a conventional manner and outputs them to the line 188 to the switching process. There, the IP packets carrying VOD data are encapsulated in Ethernet packets addressed to the NIC of the network adapter 30 who requested the video program and are sent to the appropriate NIC in the routing circuit 86 which connects to the LAN to which the network adapter 30 who has requested the VOD program is coupled (step 206 ).

In Ausführungsformen, in denen nur ein einziges LAN verwendet wird bei den Kundenräumlichkeiten, kann ein ADSL-Modem 200 (gezeigt in gestrichelten Linien, um anzudeuten, dass es eine alternative Ausführungsform ist) mit einer Ethernet-Ausgabeschnittstelle ersetzt werden durch ein ADSL-Modem 182 mit einem ADSL-Modemausgang, der direkt gekoppelt ist an das LAN.In embodiments where only a single LAN is used at the customer premises, an ADSL modem may be used 200 (shown in dashed lines to indicate that it is an alternative embodiment) with an Ethernet output interface replaced by an ADSL modem 182 with an ADSL modem output, which is directly coupled to the LAN.

SatellitennetzwerklieferungSatellite Network Delivery

In dem Fall von Satellitenlieferung der Videodaten-IP-Pakete liefert der Videoserver für die Satellitennetzwerklieferung die VOD-Daten-IP-Pakete an die Satelliten-Uplink-Einrichtung durch irgendein geeignetes Mittel wie z.B. eine T1- oder DS1-gepachtete Leitung oder Direktverbindung zu dem Uplink-Transmitter, wenn der Videoserver lokalisiert ist bei der Uplink-Einrichtung (Schritt 208).In the case of satellite delivery of the video data IP packets, the satellite network delivery video server provides the VOD data IP packets to the satellite uplink facility by any suitable means, such as a T1 or DS1 leased line or direct connection to the satellite Uplink transmitter if the video server is located at the uplink facility (step 208 ).

Die Uplink-Einrichtung moduliert die IP-Paketdaten auf den DirecPC-Uplink-Träger oder einen anderen Träger, der sich VOD-Anwendungen widmet, und überträgt sie an einen geosynchronen Satelliten (Schritt 210).The uplink facility modulates the IP packet data onto the DirecPC uplink carrier or other carrier dedicated to VOD applications and transmits it to a geosynchronous satellite (step 210 ).

Ein Transponder auf dem Satelliten stellt die IP-Pakete dann wieder her, und QPSK moduliert sie (oder unter Verwendung eines anderen geeigneten Modulationsschemas) auf einen DirecPC- oder VOD-Downlink-Träger und überträgt sie an alle Schüsseln in seinem Ausleuchtungsbereich auf der Erdoberfläche (Schritt 212).A transponder on the satellite then restores the IP packets, and QPSK modulates them (or using another suitable modulation scheme) onto a DirecPC or VOD downlink carrier and transmits them to all the dishes in its earth surface illumination area (FIG. step 212 ).

Der Tuner 180 (4A) empfängt das RF-Signal und führt herkömmliche Träger und Taktwiederherstellung durch, so dass die wiederhergestellten Träger und Taktsignale verwendet werden können beim Demodulieren, Erkennen und Demulitplexen des Signals, wie es der Fall war für die bevorzugte Ausführungsform des Tuners 102. Der Tuner 180 empfängt Daten von dem Host 128 über den Host-Bus 156, die im mitteilen, zu welchem Stromabwärtskanal er tunen soll, und er tunt alle anderen RF-Signale aus. Die VOD-Downlink-Quadraturträger werden dann moduliert, und I- und Q-Basisbandsignale werden ausgegeben auf Leitungen 216 und 218 (Schritt 214).The tuner 180 ( 4A ) receives the RF signal and performs conventional carrier and clock recovery so that the recovered carriers and clock signals are used can demodulate, detect, and demultiplex the signal as was the case for the tuner's preferred embodiment 102 , The tuner 180 receives data from the host 128 over the host bus 156 , which tells you which downstream channel to tune to, and tunes out all other RF signals. The VOD downlink quadrature carriers are then modulated and I and Q baseband signals are output on lines 216 and 218 (Step 214 ).

Analog-zu-digital-Wandlung kann irgendwo vorgenommen werden hinter dem Tuner 180 und vor der IP-Paketisierungsschaltung 158. Jedoch, für Parallelität mit dem HFC-Fall wird angenommen werden, dass A/D-Wandlung in dem QPSK-Demodulator 220 geschieht vor der Konstellationspunkt-Demodulationsverarbeitung. Der wiederhergestellte Takt von dem Tuner 180 wird verwendet, um die Demodulations- und A/D-Wandlungsprozesse in Schaltung 220 zu synchronisieren. Die I- und Q-Werte der QPSK-Konstellationspunkte werden dann demoduliert zu ihren Original-analog- oder digital-Werten, um einen Strom zu erhalten von Video-, Audio- und zugehörigen Datenpunkten auf Bus 222 (Schritt 224). Wenn sie zu Analogwerten demoduliert werden, werden diese analogen Werte für die I- und Q-Werte jedes Konstellationspunktes später digitalisiert.Analog-to-digital conversion can be done anywhere behind the tuner 180 and before the IP packetization circuit 158 , However, for parallelism with the HFC case, it will be assumed that A / D conversion in the QPSK demodulator 220 happens before the constellation point demodulation processing. The recovered clock from the tuner 180 is used to circuit the demodulation and A / D conversion processes 220 to synchronize. The I and Q values of the QPSK constellation points are then demodulated to their original analog or digital values to obtain a stream of video, audio and associated data points on the bus 222 (Step 224 ). When demodulated into analog values, these analog values for the I and Q values of each constellation point are later digitized.

Das Satelitten-VOD-Liefersystem ist sehr ähnlich zu dem HFC-System, in dem Videoprogramme geliefert werden auf Kanälen, wobei jeder eine unterschiedliche Downlink-Frequenz aufweist und jeder eine Mehrzahl von TDMA- oder CDMA-Subkanälen aufweist. Es ist die Funktion des Transportdemultiplexers 184, Daten von dem Host 128 zu empfangen, die ihm mitteilen, welche Subkanäle wiederherzustellen und die Video-, Audio- und zugeordneten Datenpunkte von ihren jewei ligen Subkanälen zu demultiplexen (Schritt 226). Der Transportdemultiplexer 184 weist irgendeine konventionelle TDMA- oder CDMA-Demultiplex-Struktur auf, die Daten empfangen kann, welche anzeigen, welche Unterkanäle wiederherzustellen sind und Wiederherstellen dieser, und kann die gleiche Struktur haben wie der Transportdemultiplexer 148.The satellite VOD delivery system is very similar to the HFC system in which video programs are delivered on channels, each having a different downlink frequency and each having a plurality of TDMA or CDMA sub-channels. It is the function of the transport demultiplexer 184 , Data from the host 128 which tell him which subchannels to restore and demultiplex the video, audio and associated data points from their respective subchannels (step 226 ). The transport demultiplexer 184 has any conventional TDMA or CDMA demultiplexing structure that can receive data indicating which subchannels to restore and restore them, and may have the same structure as the transport demultiplexer 148 ,

Die wiederhergestellten Video-, Audio- und jeweilige zugehörige Daten werden ausgegeben auf eine bedingte Zugriffsschaltung 186 über Busse 228, 230 und 232. Die bedingte Zugriffsschaltung 186 fungiert zum Verschlüsseln oder Durchlassen der VOD-Daten an den Teilnehmer, der sie angefordert hat, nur wenn er ein legitimierter Teilnehmer ist und wenn diese Sperrfunktion nicht durchgeführt wurde bei der Satelliten-Uplink-Einrichtung oder bei dem Videoserver (Schritt 234). Die bedingte Zugriffsschaltung kann irgendeine der bekannten Strukturen aufweisen, um diese Funktion durchzuführen.The recovered video, audio and related data are output to a conditional access circuit 186 over buses 228 . 230 and 232 , The conditional access circuit 186 acts to encrypt or pass the VOD data to the subscriber who requested it, only if it is a legitimate subscriber and if this lockout function was not performed on the satellite uplink facility or on the video server (step 234 ). The conditional access circuit may comprise any of the known structures to perform this function.

Die bedingte Zugriffsschaltung weist eine Host-Busschnittstellenschaltung auf (nicht getrennt gezeigt), welche fungiert, um die Daten von den VOD-IP-Paketen zu nehmen (üblicherweise werden die IP-Pakete, die VOD-Daten tragen, aufgebrochen für Übertragung über den Kanal) und die Daten in Buspakete einzukapseln, des Typs, der verwendet wird auf dem Host-Bus 156, z.B. PC-Buspakete. Diese Pakete sind adressiert an die IP-Videoschaltung 158 (Schritt 236).The conditional access circuit includes a host bus interface circuit (not shown separately) which functions to take the data from the VOD-IP packets (typically the IP packets carrying VOD data are broken for transmission over the channel ) and encapsulate the data in bus packets of the type used on the host bus 156 , eg PC bus packages. These packets are addressed to the IP video circuit 158 (Step 236 ).

Die IP-Videoschaltung funktioniert wie zuvor beschrieben. Im Wesentlichen nimmt sie ein Paket, das an sie adressiert ist, von dem Host-Bus 156 und setzt das IP-Paket entweder wieder zusammen, wenn es original ein IP-Paket war, aber für Übertragung aufgebrochen wurde (wie z.B. in ATM-Zellen) oder kapselt die Daten ein in IP-Pakete, wenn sie niemals in einem IP-Paketformat waren (Schritt 238). Voraussichtlich schließen die einkommenden VOD-Daten die IP-Zieladresse in sich ein. Jedoch wird in einigen Ausführungsformen der Host-Bus 128 der IP-Videoschaltung 158 mitteilen „Wenn du Daten empfängst von der bedingten Zugriffsschaltung 186, sind sie zu adressieren an die IP-Adresse von Netzwerkadapter xx, der sie angefordert hat." Auf dem ein en oder anderen Weg setzt die IP-Videoschaltung 158 einen IP-Paketkopf zusammen für jedes Paket, der der Routing-Schaltung 86 mitteilt, wohin das Paket auf dem LAN zu senden ist. Die resultierenden IP-Pakete werden zu der Routing-Schaltung 86 gesendet über den Bus 160 (Schritt 238).The IP video circuit works as described above. In essence, it takes a packet addressed to it from the host bus 156 and either reassembles the IP packet if it was originally an IP packet but was broken up for transmission (such as in ATM cells) or encapsulates the data in IP packets if it never is in an IP packet format were (step 238 ). It is anticipated that the incoming VOD data will include the IP destination address. However, in some embodiments, the host bus will 128 the IP video circuit 158 "When you receive data from the conditional access circuit 186 "They are to be addressed to the IP address of network adapter xx who has requested them." On one or the other way, the IP video circuit sets 158 an IP packet header together for each packet, that of the routing circuit 86 tells you where to send the packet on the LAN. The resulting IP packets become the routing circuit 86 sent over the bus 160 (Step 238 ).

Die Routing-Schaltung 86 schaut die Ethernet-Adresse, die zu der IP-Adresse gebunden ist, nach, kapselt jedes IP-Paket ein in ein Ethernet-Paket und routet es zu der geeigneten Netzwerkschnittstellenschaltung im Router 86 für das LAN, zu dem der Netzwerkadapter gekoppelt ist, welcher das VOD-Programm angefordert hat (Schritt 240).The routing circuit 86 looks at the Ethernet address bound to the IP address, encapsulates each IP packet in an Ethernet packet, and routes it to the appropriate network interface circuit in the router 86 for the LAN to which the network adapter that requested the VOD program is coupled (step 240 ).

Bemerke, dass, wenn es dort zugeordnete Daten gibt mit dem VOD-Programm, welche zu dem Personal Computer 22 gehen müssen oder zu IP-Telefon 60 in 3, Daten dann ihre IP-Adresse gesetzt haben auf den PC oder das Telefon, wie der Fall sein mag, und der Router 86 adressiert die Ethernet-Pakete, die diese zugeordneten Daten beinhalten, an die Ethernet-Adresse des PCs oder des Telefons oder anderen Periphergerätes, wie der Fall sein mag, und dieses ist wahr unabhängig davon, ob die VOD-Daten geliefert werden durch ADSL, HFC oder Satellit (Schritte 238 und 194).Note that if there is any associated data with the VOD program, which is related to the personal computer 22 need to go or to IP phone 60 in 3 , Then put your IP address on the PC or the phone, as the case may be, and the router 86 addresses the Ethernet packets containing this mapped data to the Ethernet address of the PC or the phone or other peripheral device as the case may be, and this is true regardless of whether the VOD data is supplied by ADSL, HFC or satellite (steps 238 and 194 ).

Die Netzwerkadapterstruktur und der Subprozess für Video-auf-Anforderung-VerarbeitungThe network adapter structure and the sub-process for video-on-demand processing

Unabhängig davon, welches Netzwerk verwendet wurde zur Übertragung des VOD-Programms, sind die Daten, die das Programme kodieren, nun eingekapselt worden in Ethernet-Pakete und gelegt worden auf das LAN. Ein Blockdiagramm eines typischen Netzwerkadapters 30 in 3 ist gezeigt in 5. Die Funktion des Netzwerkadapters ist es, die geeigneten Ethernet-Pakete aufzusammeln von dem LAN, die Video- und Audiodaten herauszuschälen und sie zu wandeln in ein NTSC- oder PAL- oder SECAM-Signal oder in ein Videosignal, das gespeist werden kann in einen Videoeingang eines TV.Regardless of which network was used to transmit the VOD program, the data encoding the program is Now encapsulated in Ethernet packets and placed on the LAN. A block diagram of a typical network adapter 30 in 3 is shown in 5 , The function of the network adapter is to pick up the appropriate Ethernet packets from the LAN, extract the video and audio data, and convert it to an NTSC or PAL or SECAM signal, or to a video signal that can be fed into a video input a TV.

Jeder Netzwerkadapter weist eine Netzwerkschnittstellenkarte 84 auf, die den Netzwerkadapter an das physikalische Medium des LANs koppelt. Netzwerkschnittstellenschaltungen für Ethernets sind wohlbekannt und werden hierin nicht weiter beschrieben werden. Jede NIC auf den LANs 18 und 20 weist eine einmalige Ethernet-Adresse auf, welche sich abbildet auf eine oder mehrere IP-Adressen. Daher, wenn ein IP-Paket, das an die IP-Adresse des Netzwerkadapters 30 adressiert ist, bei dem Gateway ankommt, wird die Routingtabelle des Gateways diese IP-Adresse abbilden auf die Ethernet-Adresse des Netzwerkadapters. Das gesamte IP-Paket, Kopf und alles, wird dann eingekapselt werden in ein Ethernet-Paket mit der Zieladresse des Ethernet-Pakets, welche die des Netzwerkadapters ist.Each network adapter has a network interface card 84 which couples the network adapter to the physical medium of the LAN. Network interface circuits for Ethernet are well known and will not be further described herein. Every NIC on the LANs 18 and 20 has a unique Ethernet address, which maps to one or more IP addresses. Therefore, if an IP packet is sent to the IP address of the network adapter 30 When the gateway arrives, the routing table of the gateway will map this IP address to the Ethernet address of the network adapter. The entire IP packet, header and everything, will then be encapsulated in an Ethernet packet with the destination address of the Ethernet packet, which is that of the network adapter.

Alle Ethernet-Pakete werden empfangen durch NIC 84, aber nur Pakete, die an den Netzwerkadapter 30 adressiert sind, werden behalten. Wenn ein Ethernet-Paket, das zu dem Netzwerkadapter 30 adressiert ist, empfangen wird, wird es untersucht, um festzustellen, ob die Ethernet-Adresse zu der Adresse des Netzwerkadapters passt, und wenn dem so ist, wird das Paket geleitet durch den Ethernet-Protokollstapel, wo der Ethernet-Kopf entfernt wird und Fehlererkennung und -korrektur ausgeführt wird auf dem Paket. Das resultierende IP-Paket wird dann geleitet an die IP-Videoschaltung 242 (Schritt 244). Für ausgehende Pakete wie Menüanforderungen und VOD-Anforderungspakete führt der Ethernet-Protokollstapel in NIC 84 die CSMA-/CD-Übertragung und Kollisionsdetektionsprotokoll aus und überträgt das Paket auf das LAN.All Ethernet packets are received by NIC 84 but only packages connected to the network adapter 30 are kept are kept. If an ethernet packet connected to the network adapter 30 is addressed, it is examined to see if the Ethernet address matches the address of the network adapter, and if so, the packet is routed through the Ethernet protocol stack, where the Ethernet head is removed and error detection and correction is performed on the package. The resulting IP packet is then routed to the IP video circuit 242 (Step 244 ). For outbound packets, such as menu requests and VOD request packets, the Ethernet protocol stack is leading to NIC 84 the CSMA / CD transmission and collision detection protocol and transmits the packet to the LAN.

Die IP-Pakete von der NIC 84 werden untersucht durch die IP-Videoschaltung 242, um festzustellen, ob sie an den Netzwerkadapter adressiert sind und ob sie Graphikdaten oder Videodaten sind. Der IP-Paketkopf wird entfernt und Nutzlasten von Paketen, die Video-/Audiodaten enthalten, werden übertragen als ein Bit strom an den MPEG-Decoder 246, und Pakete, die Graphikdaten enthalten, werden übertragen als ein Bitstrom an die 2/3-D-Graphikschaltung 83 (Schritt 248). In einigen Ausführungsformen werden die Menüs nicht gesendet werden als separate Daten, sondern einfach Videorahmen sein, die digitalisiert und komprimiert sind. In solchen Ausführungsformen ist der Bus 87 nicht notwendig.The IP packets from the NIC 84 are examined by the IP video circuit 242 to determine if they are addressed to the network adapter and if they are graphics data or video data. The IP packet header is removed and payloads of packets containing video / audio data are transmitted as a bit stream to the MPEG decoder 246 , and packets containing graphics data are transmitted as a bit stream to the 2/3 D graphics circuit 83 (Step 248 ). In some embodiments, the menus will not be sent as separate data, but simply be video frames that are digitized and compressed. In such embodiments, the bus is 87 unnecessary.

Der MPEG-Decoder 246 dekomprimiert die komprimierten Video- und Audiodatenbits und erzeugt einen unkomprimierten Audiobitstrom auf der Leitung 250 und einen unkomprimierten Videobitstrom auf der Leitung 252 (Schritt 258).The MPEG decoder 246 decompresses the compressed video and audio data bits and generates an uncompressed audio bitstream on the line 250 and an uncompressed video bitstream on the line 252 (Step 258 ).

Der Audiobitstrom ist erweitert für Stereo und gefiltert und dann gewandelt in ein Analogsignal in irgendeinem konventionellen Audioprozessor 254 (Schritt 258). In alternativen Ausführungsformen werden die unkomprimierten Audiodaten nicht verarbeitet, um sie zu erweitern oder zu wandeln zu Stereo oder sie zu filtern, und sie werden einfach gewandelt in ein Audiosignal.The audio bitstream is enhanced for stereo and filtered and then converted to an analog signal in any conventional audio processor 254 (Step 258 ). In alternative embodiments, the uncompressed audio data is not processed to expand or convert to stereo or filter them, and they are simply converted to an audio signal.

Der Datenausgang auf der Leitung 252 ist ein digitalisierter YUV-Formatvideosignal. Der Videoprozessor 256 filtert das Videosignal, um es zu erweitern (Schritt 258). Die Kombination des Videoprozessors 256 und der 2/3-D-Graphikscahltung 83 sind kommerziell verfügbar in integrierter Schaltungsform von ATI oder C3.The data output on the line 252 is a digitized YUV format video signal. The video processor 256 filters the video signal to expand it (step 258 ). The combination of the video processor 256 and 2/3-D graphics 83 are commercially available in integrated circuit form from ATI or C. 3

Das digitalisierte YUV-Formatvideosignal auf der Leitung 264 (oder 252, wenn der Videoprozessor 256 nicht verwendet wird) wird gewandelt durch den Videocoder 260 in ein NTSC-, PAL-, SECAM- oder Verbundformatvideosignal, welches auf einem TV angezeigt werden kann (Schritt 262). Wenn das Ausgangsformat zusammengesetztes Video ist, wird das zusammengesetzte Videosignal eingegeben in den TV-Videoeingang über die Leitung 266 (Schritt 262). Ähnlich wandelt der Audioprozessor die digitalisierten, unkomprimierten Audiodaten in ein Audiosignal auf der Leitung 270 zum Einkoppeln in den Audioeingang von einem TV (Schritt 272). Wenn das Ausgangssignal von dem Videocoder 260 ein NTSC-, PAL- oder SECAM-Format ist, wird das Signal moduliert auf einen RF-Träger bei einer lokal ungenutzten Frequenz, wie z.B. Kanal 3, durch einen Videomodulator 276 (Schritt 274).The digitized YUV format video signal on the lead 264 (or 252 when the video processor 256 not used) is converted by the video encoder 260 into an NTSC, PAL, SECAM or composite format video signal that can be displayed on a TV (step 262 ). If the output format is composite video, the composite video signal is input to the TV video input via the line 266 (Step 262 ). Similarly, the audio processor converts the digitized, uncompressed audio data into an audio signal on the line 270 for pairing with the audio input of a TV (step 272 ). When the output signal from the video encoder 260 is an NTSC, PAL or SECAM format, the signal is modulated onto an RF carrier at a locally unused frequency, such as channel 3 , by a video modulator 276 (Step 274 ).

BreitbandinternetzugriffBroadband Internet access

Internetwählverbindungen sind sehr langsam über Modems. Es ist sehr viel nützlicher, im Internet zu surfen mit einer sehr viel größeren Bandbreite, zumindest stromabwärts. Internetwählverbindungen are very slow over Modems. It is much more useful surfing the internet with a much wider bandwidth, at least downstream.

Bezugnehmend auf die 7A7? ist dort ein Flussdiagramm des Prozesses von Hochbandbreitensurfen des Internets gezeigt, unter Verwendung eines von den HFC-, satellitengelieferten DirectPC- oder DSL-Netzwerken. In Schritt 278 startet der Personal Computer 22 in 3 oder Netzwerkcomputer (hier nachstehend manchmal bezeichnet als NC) 24 oder 26 seinen Browser und gibt eine URL einer Webseite ein, die zu betrachten ist. Die Netzwerkcomputer 24 und 26 haben keinerlei lokale Festplatten, daher führen sie ihre Browser von der Festplatte des Personal Computers aus über bekannte Techniken der Ausführung geteilter Software auf einem Server über das Netzwerk oder über ein WAN wie das Internet. Typischerweise zeigen die Netzwerkcomputer an, welches Programm sie ausführen wollen durch Doppelklicken eines Symbols auf ihren Desktops. Diese Aktion wird gewandelt in einer Anforderung, das Programm von einem Server auf dem LAN oder WAN herunterzuladen in das RAM des Netzwerkcomputers. Diese Anforderung wird gewandelt durch die NIC des Netzwerkcomputers in ein Ethernet-Paket, das gerichtet ist an den Server auf dem LAN. Die NIC des Servers liest das Paket auf, öffnet die Datei und erzeugt ein oder mehrere Ethernet-Pakete, die an den Netzwerkcomputer gerichtet sind, welcher die Pakete empfängt, und lädt das Browserprogramm oder andere Anwendung, die Internetzugriff benötigt, in den RAM und startet seine Ausführungsform.Referring to the 7A - 7? There is shown a flowchart of the process of high bandwidth surfing the Internet using one of the HFC, satellite DirectPC or DSL networks. In step 278 starts the personal computer 22 in 3 or network computer (sometimes referred to hereinafter as NC) 24 or 26 his browser and enter an URL of a web page to look at. The network computers 24 and 26 do not have any local hard drives, so they run their browsers from the hard disk of the personal computer via known techniques of executing shared software on a server over the network or over a WAN such as the Internet. Typically, the network computers indicate which program they want to run by double-clicking an icon on their desktops. This action is converted into a request to download the program from a server on the LAN or WAN to the RAM of the network computer. This request is converted by the NIC of the network computer into an Ethernet packet directed to the server on the LAN. The NIC of the server reads the packet, opens the file and generates one or more Ethernet packets directed to the network computer receiving the packets, and loads the browser program or other application that requires internet access into the RAM and starts its embodiment.

Wenn das auszuführende Programm auf einem Server auf dem Internet angesiedelt ist, wird der Schritt des Doppelklickens des Symbols des zu startenden Programms gewandelt durch TCP-/IP-Protokoll-Software-Schichten in dem Netzwerkcomputer (typischerweise gespeichert in nicht-flüchtigem Speicher EEPROM oder ROM) in ein IP-Paket, das an den Server adressiert ist, der das Anwendungsprogramm speichert, das auszuführen ist. Das IP-Paket wird dann eingekapselt in ein Ethernet-Paket durch die NIC des NC, das an den Gateway 14 adressiert ist. Bei dem Gateway wird das Ethernet-Paket empfangen durch die NIC, und der Ethernet-Kopf wird entfernt durch den Routing-Prozess 86. Das Paket wird dann geroutet zu dem geeigneten Transmitter für das Stromaufwärtsmedium, für das der Benutzer eine Subskription hat oder welches das günstigste für Internetzugriff ist, wenn der Nutzer DSL-, Satellit- und HFC-Module installiert hat – oder irgendeine Kombination davon (kostengünstigster Routing-Prozess). In anderen Worten wird das IP-Paket geroutet werden zu dem DOCSIS-Modem 70 für Stromaufwärtsübertragung über das HFC 10 oder das ADSL-Modem 182, wenn der DSL-Dienst zu verwenden ist, oder zu dem konventionellen Modem 280 (welches ebenfalls ein konventionelles FAX-/Datenmodem sein kann), wenn Satellitenherunterladdienst über DirectPC zu verwenden ist. Das IP-Paket wird gesendet durch eines dieser Medien zu der Kopfstation, ADSL CO oder Wählverbindung zu der Satelliten-Uplink-Einrichtung. An dem Ziel wird das IP-Paket wiederhergestellt und geroutet durch einen Router bei dem Ziel zu dem Internetserver, der die auszuführende Anwendung speichert.When the program to be executed resides on a server on the Internet, the step of double-clicking the icon of the program to be started is converted by TCP / IP protocol software layers in the network computer (typically stored in non-volatile memory EEPROM or ROM ) into an IP packet addressed to the server storing the application program to be executed. The IP packet is then encapsulated in an Ethernet packet by the NIC of the NC, which is connected to the gateway 14 is addressed. At the gateway, the Ethernet packet is received by the NIC, and the Ethernet header is removed by the routing process 86 , The packet is then routed to the appropriate upstream medium transmitter for which the user subscribes or whichever is the cheapest for Internet access if the user has installed DSL, satellite and HFC modules - or any combination thereof (least cost routing) -Process). In other words, the IP packet will be routed to the DOCSIS modem 70 for upstream transmission via the HFC 10 or the ADSL modem 182 if the DSL service is to be used or to the conventional modem 280 (which may also be a conventional FAX / data modem) if satellite download service is to be used over DirectPC. The IP packet is sent by one of these media to the headend, ADSL CO or dial-up to the satellite uplink facility. At the destination, the IP packet is recovered and routed through a router at the destination to the Internet server, which stores the application to be executed.

Der Internetserver sendet dann das auszuführende Programm zu dem Netzwerkcomputer durch Einkapseln der Daten des Programms in IP-Pakete, die adressiert sind an den NC, der sie angefordert hat. Diese IP-Pakete kommen bei dem Gateway an und werden wiederhergestellt durch das DOCSIS-Modem, ADSL-Modem oder Satellitenempfangsschaltung, welche nachstehend zu beschreiben ist, und werden gesendet zu dem Routing-Prozess 86. Dort werden sie eingekapselt in Ethernet-Pakete, die adressiert sind an die NIC des NC, der das Programm angefordert hat, und gestartet auf das LAN. Der NC empfängt die Pakete, trennt die Daten des Programms heraus, speichert sie in seinem RAM und beginnt sie auszuführen.The Internet server then sends the program to be executed to the network computer by encapsulating the data of the program in IP packets addressed to the NC that requested them. These IP packets arrive at the gateway and are recovered by the DOCSIS modem, ADSL modem or satellite receiving circuit to be described below, and are sent to the routing process 86 , There they are encapsulated in Ethernet packets addressed to the NIC of the NC that has requested the program and launched on the LAN. The NC receives the packets, separates the data from the program, stores them in its RAM and starts executing them.

Der Nutzer gibt dann die URL der Webseite an, die er besuchen möchte (Schritt 278). Der Browser oder eine andere Anwendung leitet dann diese URL herab zu den TCP-/IP-Protokoll-Software-Verarbeitungen, die in Ausführung auf dem Computer sind, welche die URL umsetzen in ein IP-Paket, welches anfordert, dass die Webseite bei der URL heruntergeladen wird zu dem Computer, der nach ihr gefragt hat, wie beschrieben durch die Quelladresse des IP-Pakets (Schritt 282). Dieses IP-Paket wird dann eingekapselt in ein Ethernet-Paket, das adressiert ist an den Gateway 14 durch die NIC des NC oder PC (Schritt 284).The user then enters the URL of the web page he wants to visit (step 278 ). The browser or other application then routes this URL down to the TCP / IP protocol software processings that are running on the computer that translate the URL into an IP packet requesting that the web page be submitted to the computer URL is downloaded to the computer that asked for it, as described by the source address of the IP packet (step 282 ). This IP packet is then encapsulated in an Ethernet packet addressed to the gateway 14 through the NIC of the NC or PC (step 284 ).

Die NIC des Gateways (nicht separat gezeigt in 4A) empfängt das Ethernet-Paket, entfernt den Ethernet-Kopf nach Fehlererkennung und -korrektur und leitet das IP-Paket herauf zu den Routing-Prozessschichten. Der Router schaut die Zieladresse in seinen Routing-Tabellen nach und leitet das Paket weiter zu einem der Stromaufwärtstransmitter (Schritt 286). Wenn der Nutzer nur eine Netzwerkschnittstelle installiert hat, wie z.B. nur eine HFC-Schnittstelle oder nur eine ADSL-Schnittstelle (wie bestimmt entweder durch einen Untersuchungsprozess, der ausgeführt wird durch den Router oder durch Konfigurationsdaten), wird das IP-Paket weitergeleitet an den Stromaufwärtstransmitter. Jedoch, wenn der Nutzer mehr als eine Netzwerkschnittstelle installiert hat, kann der Router das IP-Paket weiterleiten zu einem Stromaufwärtstransmitter basierend auf irgendeinem Kriterium, wie z.B. Benutzerwahl, wie angezeigt durch ein Management- und Kontrollpaket, das an den Gateway gesendet wurde, oder ein Feld in dem IP-Paket, durch einen Zufall- oder Wettkampfauswahlprozess oder durch einen kostengünstigsten Routing-Algorithmus, der automatisch den günstigsten Dienst für Breitbandinternetzugriff auswählt. Der Schritt 286 ist intendiert, irgendeines dieser Verfahren zur Auswahl des Stromaufwärtstransmitters zu repräsentieren.The NIC of the gateway (not shown separately in 4A ) receives the Ethernet packet, removes the Ethernet header after error detection and correction, and routes the IP packet up to the routing process layers. The router looks up the destination address in its routing tables and forwards the packet to one of the upstream transmitters (step 286 ). If the user has only installed a network interface, such as only one HFC interface or only one ADSL interface (as determined either by an investigation process being performed by the router or by configuration data), the IP packet is forwarded to the upstream transmitter , However, if the user has installed more than one network interface, the router may forward the IP packet to an upstream transmitter based on some criteria, such as user dialing as indicated by a management and control packet sent to the gateway Field in the IP packet, through a random or competitive selection process, or through a low-cost routing algorithm that automatically selects the cheapest service for broadband Internet access. The step 286 is intended to represent any of these methods of selecting the upstream transmitter.

Wenn der Stromaufwärtstransmitter das DOCSIS-Modem 70 ist, wird das IP-Paket stromaufwärts übertragen über einen virtuellen Kanal, der sich diesem Gateway widmet, oder der zugeordnet ist während der Übertragung durch die Kopfstation. Der virtuelle Kanal kann etabliert werden durch TDMA, SCDMA oder CDMA oder möglicherweise durch FDMA. Das CO-Modem stellt das IP-Paket wieder her und leitet es an einen Router, der an die Kopfstation gekoppelt ist (Schritt 288).If the upstream transmitter is the DOCSIS modem 70 is, the IP packet is transmitted upstream via a virtual channel dedicated to this gateway or assigned during transmission by the headend. The virtual channel can be established by TDMA, SCDMA or CDMA or possibly by FD MA. The CO modem restores the IP packet and forwards it to a router coupled to the headend (step 288 ).

Wenn der Stromaufwärtstransmitter das ADSL-Modem 182 ist, wird das IP-Paket moduliert auf den Stromaufwärtsträger und übertragen über die PSTN-Teilnehmeranschlussleitung 58 zu dem ADSL-Modem bei dem CO. Dort wird es wieder hergestellt und geleitet an einen Router, der an das Internet gekoppelt ist (Schritt 288).If the upstream transmitter is the ADSL modem 182 is, the IP packet is modulated on the upstream carrier and transmitted over the PSTN subscriber line 58 to the ADSL modem at the CO. There it is restored and routed to a router that is connected to the Internet (step 288 ).

Wenn das Stromabwärtsmedium der Satelliten-Downlink sein wird, ist der Stromaufwärtstransmitter das konventionelle Modem 280. Dieses Modem wählt ein Modem bei der Satelliten-Uplink-Einrichtung an und überträgt das IP-Paket dorthin. Das IP-Paket wird wiederhergestellt und weitergeleitet an einen Router, der an das Internet gekoppelt ist (Schritt 288).If the downstream medium will be the satellite downlink, the upstream transmitter is the conventional modem 280 , This modem dials a modem at the satellite uplink facility and transmits the IP packet there. The IP packet is recovered and forwarded to a router coupled to the Internet (step 288 ).

Der Router sendet das IP-Paket an den Webserver bei der URL (Schritt 290), welcher die Webseite öffnet, die in der URL identifiziert ist, und beginnt die Webseitendaten zurückzusenden an den Router als eine Serie von IP-Paketen (Schritt 292).The router sends the IP packet to the web server at the URL (step 290 ), which opens the web page identified in the URL, and begins to send the web page data back to the router as a series of IP packets (step 292 ).

Die IP-Pakete kommen bei dem Router an und werden gesendet zu dem geeigneten Stromabwärtstransmitter. Der Schritt 294 ist intendiert, Stromabwärtsübertragung über irgendeines von den HFC-, DSL- oder Satellitenmedien zu repräsentieren. In dem Fall von HFC-Lieferung wird der Stromabwärtstransmitter das Kopfstationsmodem sein. Das Kopfstationsmodem wird entweder das IP-Paket übertragen auf dem Stromabwärtsträger zu allen Gateways oder wird es übertragen auf einem virtuellen Stromabwärtskanal, der zu dem Gateway zugeordnet ist bei den Räumlichkeiten des PCs oder NCs, der die Webseite angefordert hat (Schritt 294).The IP packets arrive at the router and are sent to the appropriate downstream transmitter. The step 294 is intended to represent downstream transmission over any of the HFC, DSL or satellite media. In the case of HFC delivery, the downstream transmitter will be the headend modem. The headend modem will either transmit the IP packet on the downstream carrier to all gateways or transmit it on a downstream virtual channel associated with the gateway at the premises of the PC or NC that requested the website (step 294 ).

Wenn das Stromabwärtsmedium der Satelliten-Downlink ist, sendet der Router die IP-Pakete zu dem Uplink-Transmitter, welcher diese zu dem Satelliten überträgt. Ein Transponder auf dem Satelliten empfängt die Pakete und überträgt sie zurück auf dem Downlink-Kanal (Schritt 294).If the downstream medium is the satellite downlink, the router sends the IP packets to the uplink transmitter, which transmits them to the satellite. A transponder on the satellite receives the packets and transmits them back on the downlink channel (step 294 ).

Wenn das Stromabwärtsmedium eine DSL-Teilnehmeranschlussleitung ist, sendet der Router bei dem CO die IP-Pakete an das ADSL-Modem bei dem CO, welcher diese moduliert auf den Stromabwärtsträger (Schritt 294).If the downstream medium is a DSL subscriber line, the router at CO sends the IP packets to the ADSL modem at the CO, which modulates them onto the downstream carrier (step 294 ).

Der Schritt 296 repräsentiert die Wiedergewinnung der IP-Pakete bei dem Gateway, unabhängig von dem Stromabwärtsmedium, Übertragung zu dem Router, Protokollwandlung und Routen und Übertragen heraus auf dem geeigneten LAN. Die Details, wie dieses vorgeht in dem Gateway für jedes unterschiedliche Stromabwärtsmedium, folgen.The step 296 represents the recovery of the IP packets at the gateway, regardless of the downstream medium, transmission to the router, protocol conversion and routing and transmission out on the appropriate LAN. The details of how to do this in the gateway for each different downstream medium follow.

In dem Fall von HFC-Stromabwärtslieferung filtert der Tuner 104 alles bis auf den DOCSIS-Stromabwärtsträger heraus und entfernt die RF-Komponente. Das resultierende Basisbandsignal wird geleitet durch die A/D-Matrix auf Leitung 132 zu dem DOCSIS-Modem 70. Dort werden die IP-Pakete wiederhergestellt und gesendet an die Routing-Schaltung 86 über den Bus 300. Auch wenn dies als ein separater Bus gezeigt ist, kann es in einigen Ausführungsformen tatsächlich der Host-Bus 156 sein mit den IP-Paketen, die gesendet werden an den Host-Mikroprozessor 128 durch Einkapselung in PCI-Buspakete, die an den Host adressiert sind. Ähnlich für alle anderen Busse, die gezeigt sind in 4A, die in die Routing-Schaltung 86 hineingehen oder herauskommen. Der Router 86 schaut die Zieladresse in den IP-Paketen nach und bestimmt, dass sie zu PC 22 oder einem von NC 24 oder 26 adressiert sind. Der Router kapselt dann die IP-Pakete ein in Ethernet-Pakete, die adressiert sind an den geeigneten PC oder NC, und richtet sie zu der NIC für das geeignete LAN, das verbunden ist zu dem PC oder NC, der die Daten angefordert hat (Schritt 296).In the case of HFC downstream delivery, the tuner filters 104 everything except the DOCSIS downstream beam and removes the RF component. The resulting baseband signal is passed through the A / D matrix on the line 132 to the DOCSIS modem 70 , There, the IP packets are restored and sent to the routing circuit 86 over the bus 300 , Although shown as a separate bus, in some embodiments it may actually be the host bus 156 be with the ip packets sent to the host microprocessor 128 by encapsulating in PCI bus packets addressed to the host. Similar for all other buses that are shown in 4A that are in the routing circuit 86 go in or come out. The router 86 looks up the destination address in the IP packets and determines that they are to PC 22 or one from NC 24 or 26 are addressed. The router then encapsulates the IP packets into Ethernet packets addressed to the appropriate PC or NC and directs them to the NIC for the appropriate LAN that is connected to the PC or NC that requested the data ( step 296 ).

In dem Fall von Satellitenstromabwärtslieferung wird der Tuner 302 in 4B angewiesen durch den Host 128, zu dem DirectPC-stromabwärts-QPSK-modulierten Träger zu tunen. Der Tuner weist alle anderen Signale zurück und stellt den Träger wieder her und synchronisiert einen lokalen Oszillator, um zwei kohärente Referenzsignale zu erzeugen, die phasen- und frequenzangepasst sind zu den zwei Quadraturträgern, die verwendet werden zur Übertragung der Stromabwärts-IP-Pakete. Diese lokalen Referenzsignale versorgen zwei Korrelatoren in dem Tuner, einer für den In-Phasenkanal und einer für den Quadraturkanal. Jeder Korrelator besteht aus einem Multiplizierer und einem Integrierer. Digitale QPSK-Übertragung und Transmitter und Receiver dafür wie auch andere Modulations- und Demodulationsschemata und Träger und Taktwiederherstellungsschaltungen sind beschrieben in Haykin, Communication Systems, 3. Ausgabe (Wiley & Sons 1994) ISBN 0-471-57178-8, welches hierin durch Referenz inkorporiert ist. Der digitale Satelliten-Receiver-Kanal ist nicht begrenzt auf QPSK-Modulation, und irgendein Modulations- und/oder Multiplexschema, das heutzutage oder nachfolgend für Stromabwärtsübertragung verwendet wird, kann verwendet werden mit geeigneten Anpassungen an den Gateway-Satelliten-Digitaldaten-Receiver.In the case of satellite downstream delivery, the tuner becomes 302 in 4B instructed by the host 128 to tune to the DirectPC downstream QPSK modulated carrier. The tuner rejects all other signals and restores the carrier and synchronizes a local oscillator to produce two coherent reference signals which are phase and frequency matched to the two quadrature carriers used to transmit the downstream IP packets. These local reference signals feed two correlators in the tuner, one for the in-phase channel and one for the quadrature channel. Each correlator consists of a multiplier and an integrator. Digital QPSK transmission and transmitters and receivers therefor as well as other modulation and demodulation schemes and carrier and clock recovery circuits are described in Haykin, Communication Systems, 3rd Edition (Wiley & Sons 1994) ISBN 0-471-57178-8, which is incorporated herein by reference is incorporated. The digital satellite receiver channel is not limited to QPSK modulation, and any modulation and / or multiplex scheme used for downstream transmission now or in the future may be used with appropriate adaptations to the gateway satellite digital data receiver.

Der Ausgang von dem Receiver 302 koppelt über I- und Q-Busse 306 und 310 an einen QPSK-Demodulator 304, welcher fungiert zum Wiederherstellen der IP-Paketdaten und Einkapseln dieser in Buspakete für den Host-Bus, welche adressiert sind an die Routing-Schaltung 86. Der QPSK-Demodulator 304 umfasst typischerweise ein Entscheidungsgerät, das die Basisband-I- und Q-Kanaldaten empfängt und diese vergleicht mit Entscheidungsschwellwert von null Volt. Wenn die I-Kanalspannung größer ist als null, wird eine Entscheidung einer logischen 1 gemacht, aber wenn die Spannung weniger ist als null, wird eine Entscheidung einer logischen 0 gemacht. Wenn die Q-Kanalspannung größer ist als null, wird eine Logikentscheidung von 1 gemacht, aber wenn ihre Spannung weniger als null ist, wird eine Entscheidung von logisch 0 gemacht. Schließlich werden die zwei binären Bitsequenzen, die die IP-Pakete definieren, welche aus der Entscheidungsschaltung herauskommen, wieder kombiniert in einem Multiplexer im Demodulator 304 und gesendet an Busschnittstellenschaltung im Demodulator 304 zur Einkapselung in Buspakete und Übertragung über den Bus 312 und den Host-Bus 156 an den Router 86. Der Router empfängt sie, entfernt, die Host-Buspaketköpfe, schaut die IP-Zieladresse nach und findet heraus, dass sie adressiert sind an den PC 22 oder einen der NCs. Die IP-Pakete werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete (oder welch immer anderes Paketformat verwendet wird auf den LANs 18 oder 20), die adressiert sind zu dem PC oder NC, der die Daten angefordert hat, und werden gesendet an die geeignete NIC (Schritt 296).The output from the receiver 302 connects via I and Q buses 306 and 310 to a QPSK demodulator 304 which functions to recover the IP packet data and encapsulate it in bus packets for the host bus which are addressed to the routing circuit 86 , The QPSK demo dulator 304 typically includes a decision device that receives the baseband I and Q channel data and compares it to the decision threshold of zero volts. If the I-channel voltage is greater than zero, a logical 1 decision is made, but if the voltage is less than zero, a logical 0 decision is made. If the Q-channel voltage is greater than zero, a logic decision of 1 is made, but if its voltage is less than zero, a decision of logic 0 is made. Finally, the two binary bit sequences which define the IP packets coming out of the decision circuit are again combined in a multiplexer in the demodulator 304 and sent to bus interface circuit in the demodulator 304 for encapsulation in bus packages and transmission over the bus 312 and the host bus 156 to the router 86 , The router receives them, removes the host bus packet headers, looks up the IP destination address, and finds out that they are addressed to the PC 22 or one of the NCs. The IP packets are then encapsulated in Ethernet packets (or whatever other packet format is used on the LANs 18 or 20 ) addressed to the PC or NC that requested the data and sent to the appropriate NIC (step 296 ).

Wenn das Stromabwärtsmedium eine ADSL-Teilnehmeranschlussleitung ist, stellt ein konventionelles ADSL-Modem 182 in 4A die IP-Pakete wieder her und sendet sie auf dem Bus 188 an den Router 86. Der Router empfängt sie, entfernt die Host-Buspaketköpfe (wenn der Bus 188 tatsächlich der Host-Bus 156 ist), schaut die IP-Zieladresse nach und findet heraus, dass sie adressiert sind an den PC 22 oder einen der NCs. Die IP-Pakete werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete (oder welch immer anderes Paketformat verwendet wird auf den LANs 18 oder 20), die adressiert sind an den PC oder NC, der die Daten angefordert hat, und sie werden gesendet an die geeignete NIC (Schritt 296).If the downstream medium is an ADSL subscriber line, provides a conventional ADSL modem 182 in 4A Restore the IP packets and send them on the bus 188 to the router 86 , The router receives them, removes the host bus packet headers (if the bus 188 actually the host bus 156 is), look up the IP destination address and find out that they are addressed to the PC 22 or one of the NCs. The IP packets are then encapsulated in Ethernet packets (or whatever other packet format is used on the LANs 18 or 20 ) that are addressed to the PC or NC that requested the data, and they are sent to the appropriate NIC (step 296 ).

Die NIC des PCs oder NCs, der die Daten angefordert hat, empfängt die Ethernet-Pakete, nimmt Fehlerkorrektur vor und entfernt die Ethernet-Köpfe. Die resultierenden IP-Pakete werden geleitet heraus zu den TCP-/IP-Protokollschichten, wo die IP-Paketköpfe entfernt werden, und das TCP-Protokoll stellt sicher, dass alle Pakete empfangen wurden. Die Nutzlastdaten werden dann gesendet an die Anwendung, die sie angefordert hat, zur Anzeige (Schritte 308). Verarbeitung durch den PC oder NC der IP-Paketdaten und Ethernet-Pakete ist die gleiche wie bei PCs auf einem LAN, die Modems teilen und Wählverbindungen zu dem Internet über ISPs, und diese Technologie ist durch Referenz inkorporiert.The NIC of the PC or NC that requested the data receives the Ethernet packets, performs error correction, and removes the Ethernet heads. The resulting IP packets are routed out to the TCP / IP protocol layers, where the IP packet headers are removed, and the TCP protocol ensures that all packets have been received. The payload data is then sent to the application that requested it for display (steps 308 ). Processing by the PC or NC of the IP packet data and Ethernet packets is the same as with PCs on a LAN sharing modems and dial-up connections to the Internet via ISPs, and this technology is incorporated by reference.

Empfang und Verteilung von analoger Videoübertragung über Satellit oder terrestrische AntenneReception and Distribution of analogue video transmission via satellite or terrestrial antenna

Einer der Vorteile des Gateways 14 ist es, dass er ebenfalls verwendet werden kann zur Verteilung von Analog-TV-Ubertragungen an TVs durch das Haus unter Verwendung des LAN, wodurch er die Notwendigkeit separater Verdrahtung eliminiert.One of the advantages of the gateway 14 it is also that it can be used to house analog TV broadcasts to TVs using the LAN, eliminating the need for separate wiring.

Der Tuner 314 startet diesen Prozess durch Empfangen von Steuerdaten vom Mikroprozessor 128, welche definieren, welcher C-Band-analog-Videokanal angefordert worden ist durch den Nutzer. Der Tuner 314 kann irgendein konventioneller C-Band-Satelliten-Tuner sein, der so modifiziert ist, dass er digitale Steuerdaten von dem Host 128 akzeptiert, um zu steuern, zu welchem Satelliten und welchem Transponder zu tunen im Gegensatz zum Empfangen dieser Information direkt von der Fernsteuerung oder von den Vorderseitenschaltern. In dem hierin beschriebenen Heimnetzwerk fordern Nutzer C-Band-Übertragungskanäle an über ihre IR-Tastaturen 34 oder Fernsteuerungen 80 in 3. Diese Anforderungen werden eingekapselt in Management- und Steuer-Ethernet-Pakete, die adressiert sind an die Host-CPU 128 durch den Netzwerkadapter 30. Die Host-CPU empfängt sie und erzeugt ein PCI-Buspaket auf dem Bus 156, das adressiert ist an den Tuner 314, ihm mitteilend, zu welchem Kanal er zu tunen hat, d.h. zu welchem Satelliten die Schüssel zu schwenken und zu welchem Transponder oder Kanal in der Downlink-Übertragung zu tunen.The tuner 314 Starts this process by receiving control data from the microprocessor 128 which define which C-band analog video channel has been requested by the user. The tuner 314 may be any conventional C-band satellite tuner that is modified to receive digital control data from the host 128 is accepted to control which satellite and which transponder to tune as opposed to receiving this information directly from the remote control or from the front panel switches. In the home network described herein, users request C-band transmission channels via their IR keyboards 34 or remote controls 80 in 3 , These requirements are encapsulated in management and control Ethernet packets addressed to the host CPU 128 through the network adapter 30 , The host CPU receives them and generates a PCI bus packet on the bus 156 that is addressed to the tuner 314 telling him which channel to tune to, ie which satellite to pan to and tune to which transponder or channel in the downlink transmission.

Der RF-(oder IF-)Ausgang des Tuners 314 auf dem Bus 134 wird dann digitalisiert durch den Analog-zu-digital-Wandler 316. Die digitalen Abtastungen auf der Leitung 318 werden eingegeben in einen Videodemodulator 320, welcher in dem digitalen Bereich fungiert, um das digitalisierte analoge Videosignal zu demodu lieren durch Entfernen der RF-Komponente. Der Videodemodulator 320 gibt digitale Daten aus auf die Leitung 322, welche ein konventionelles Basisband-NTSC-, -PAL- oder -SECAM-Formatvideosignal repräsentieren.The RF (or IF) output of the tuner 314 on the bus 134 is then digitized by the analog-to-digital converter 316 , The digital samples on the line 318 are input to a video demodulator 320 which functions in the digital domain to demodulate the digitized analog video signal by removing the RF component. The video demodulator 320 puts digital data on the line 322 which represent a conventional baseband NTSC, PAL or SECAM format video signal.

Die digitalen Daten auf der Leitung 322 sind bei einer zu hohen Bitrate, um sie über das LAN zu senden, da unkomprimierte Videoübertragung mehr als 212 Mbps von Bandbreite verbraucht. Daher müssen die Videodaten komprimiert werden. MPEG-II-Kompression ist bevorzugt, aber irgendeine andere Form von Kompression, die gegenwärtig bekannt ist oder zu entwickeln ist in der Zukunft, wird geeignet sein, da die Form der Kompression nicht kritisch ist. MPEG-II-Kompressionsschaltung ist wohlbekannt und wird verwendet für den MPEG-Coder 326. Jedoch komprimiert MPEG-Kompression nicht NTSC-, PAL- oder SECAM-Formatsignale. Sie müssen zuerst gewandelt werden in YUV-Formatlumineszenz und -Chrommnanz-Signale. Diese Wandlung wird vorgenommen im Videocoder 324, welches eine bekannte Art von Schaltung ist in jedem Videosystem, das MPEG-II-Kompression verwendet.The digital data on the line 322 are at too high a bitrate to send over the LAN because uncompressed video transmission consumes more than 212 Mbps of bandwidth. Therefore, the video data must be compressed. MPEG-II compression is preferred, but any other form of compression currently known or to be developed in the future will be suitable since the form of compression is not critical. MPEG-II compression circuitry is well known and is used for the MPEG coder 326 , However, MPEG compression does not compress NTSC, PAL, or SECAM format signals. They must first be converted to YUV format luminescence and chrominance signals. This wall This is done in the video encoder 324 , which is a known type of circuit in any video system that uses MPEG-II compression.

Die komprimierten Videodaten werden eingekapselt in PCI-(oder anderer Typ)-Buspakete, die adressiert sind an die IP-Videoschaltung 158 in 4A. Dort werden die komprimierten Videodaten eingekapselt in IP-Pakete, die adressiert sind an den Netzwerkadapter des TV, wo die Anforderung herkommt und der Satelliten-C-Band-Videokanal zu betrachten ist. Die IP-Videoschaltung 158 bestimmt, welche IP-Zieladresse zu benutzen ist bei Konstruktion der IP-Pakete über empfangene Daten von dem Host-Mikroprozessor 128. Wenn die ursprüngliche Anforderung empfangen wurde, bestimmt der Host-Mikroprozessor 128 ebenfalls zusätzlich dazu, dass er dem Tuner 314 mitteilt, zu welchem Kanal zu tunen ist, von der Quelladresse des Ethernet-Pakets, das die Anforderung trägt, den Netzwerkadapter, welches TVs die Daten angefordert hat. Die IP-Adresse dieses Netzwerkadapters wird eingekapselt in ein PCI-Buspaket und übertragen über den Host-Bus 156 zu der IP-Videoschaltung. Die IP-Pakete, die den digitalisierten C-Band-Videokanal einkapseln, werden dann übertragen über den Bus 160 zu der Routing-Schaltung 86. Der Bus 160 kann einfach der Host-Bus 156 sein in Ausführungsformen, wo der Routing-Prozess ausgeführt wird durch Software auf dem Host 128.The compressed video data is encapsulated in PCI (or other type) bus packets addressed to the IP video circuit 158 in 4A , There, the compressed video data is encapsulated in IP packets addressed to the network adapter of the TV where the request comes from and the satellite C-band video channel is to be viewed. The IP video circuit 158 determines which IP destination address to use when constructing the IP packets over received data from the host microprocessor 128 , When the original request has been received, the host microprocessor determines 128 also in addition to being the tuner 314 tells to which channel to tune, from the source address of the Ethernet packet carrying the request, the network adapter that requested the data from TVs. The IP address of this network adapter is encapsulated in a PCI bus packet and transmitted over the host bus 156 to the IP video circuit. The IP packets encapsulating the digitized C-band video channel are then transmitted over the bus 160 to the routing circuit 86 , The bus 160 just the host bus 156 in embodiments, where the routing process is performed by software on the host 128 ,

Der Routing-Prozess 86 ist ein konventioneller IP-zu-Ethernet-Routing-Prozess, der die IP-Paketzieladressen untersucht und die entsprechenden Ethernet-Adressen nachschaut. Die IP-Pakete werden dann eingekapselt in Ethernet-Pakete und geroutet zu der geeigneten LAN-Netzwerk-Schnittstellenkarte für LAN 18 oder 20 in Abhängigkeit von der Ethernet-Zieladresse jedes Pakets. Der Prozess arbeitet umgekehrt für einkommende Ethernet-Pakete von den LAN(s).The routing process 86 is a conventional IP to Ethernet routing process that examines the IP packet destination addresses and looks up the corresponding Ethernet addresses. The IP packets are then encapsulated in Ethernet packets and routed to the appropriate LAN network interface card for LAN 18 or 20 depending on the Ethernet destination address of each packet. Conversely, the process works for incoming Ethernet packets from the LAN (s).

Wenn die IP-Pakete den Netzwerkadapter des TV erreichen, der den CATV-Kanal angefordert hat, werden sie gewandelt in ein Videosignal, das angezeigt werden kann durch das TV durch die oben in Verbindung mit der Diskussion von 5 beschriebene Schaltung.When the IP packets reach the network adapter of the TV that has requested the CATV channel, they are converted into a video signal that can be displayed by the TV through the above in connection with the discussion of 5 described circuit.

Terrestrischer ÜbertragungsempfangTerrestrial broadcast reception

Empfang und Verteilung von Standard-TV-Übertragungen, die empfangen werden über eine Antenne, die gekoppelt ist an den Gateway 14, sind sehr ähnlich. Eine Standard-TV-Antenne 328 ist gekoppelt an den Gateway durch ein Koax- oder doppeltes Zuleitungskabel 330. Ein TV-Tuner 332 tunt den angeforderten Kanal und gibt den gewünschten Kanal als ein RF- oder IF-Signal aus. Der Tuner 332 kann ein konventioneller TV-Tuner sein, der modifiziert ist, um digitale Steuerdaten von dem Host-Computer 128 zu empfangen, die steuern, welchen analogen TV-Übertragungskanal der Tuner auswählt.Reception and distribution of standard TV broadcasts, which are received via an antenna, which is coupled to the gateway 14 , are very similar. A standard TV antenna 328 is coupled to the gateway through a coax or double feed cable 330 , A TV tuner 332 Tunes the requested channel and outputs the desired channel as an RF or IF signal. The tuner 332 may be a conventional TV tuner modified to receive digital control data from the host computer 128 which control which analog TV transmission channel the tuner selects.

Der A/D-Wandler 334 tastet die Ausgangs-RF oder -IF ab und speist die Abtastungen an einen Videodemodulator 336. Dort wird das Signal demoduliert in dem digitalen Bereich, um die RF-Komponente zu entfernen. Wie es der Fall ist für all die analogen Signal-Receiver-Schaltungen sowohl für HFC als auch für Satellit, kann die Analog-zu-digital-Wandlung irgendwo vorgenommen werden entlang der Linie von Schaltungen, einschließlich gerade vor dem MPEG-Coder.The A / D converter 334 samples the output RF or IF and feeds the samples to a video demodulator 336 , There, the signal is demodulated in the digital domain to remove the RF component. As is the case for all the analog signal receiver circuits for both HFC and satellite, the analog-to-digital conversion can be made anywhere along the line of circuits, including just ahead of the MPEG encoder.

Der Ausgang 338 ist eine digitale Version eines NTSC- oder PAL- oder SECAM-Signals. Es wird eingespeist in einen Videodecoder 340, der es in ein YUV-Format wandelt. Das YUV-Signal wird dann komprimiert durch den MPEG-Coder 342 und in Buspakete des verwendeten Formats auf dem Host-Bus 156 (typischerweise PCI) gelegt und adressiert an die IP-Videoschaltung 158.The exit 338 is a digital version of an NTSC or PAL or SECAM signal. It is fed into a video decoder 340 that transforms it into a YUV format. The YUV signal is then compressed by the MPEG encoder 342 and in bus packets of the format used on the host bus 156 (typically PCI) and addressed to the IP video circuit 158 ,

Die IP-Videoschaltung entfernt Buspaketköpfe (und kann Fehlererkennung und -korrektur durchführen) und kapselt die komprimierten Videodaten von den PCI-Buspaketen in IP-Pakete ein, die an den Netzwerkadapter des TV-Geräts adressiert sind, wo der angeforderte Kanal zu betrachten ist. Die IP-Pakete werden dann an den Router 86 gesendet, wo die Zieladresse nachgeschaut wird und die IP-Pakete eingekapselt werden in Ethernet-Pakete, die adressiert sind an den gleichen Netzwerkadapter und gestartet werden auf das geeignete LAN.The IP video circuit removes bus packet headers (and can perform error detection and correction) and encapsulates the compressed video data from the PCI bus packets into IP packets addressed to the network adapter of the TV where the requested channel is to be viewed. The IP packets are then sent to the router 86 where the destination address is looked up and the IP packets are encapsulated in Ethernet packets that are addressed to the same network adapter and started on the appropriate LAN.

LAN-alternative AusführungsformenLAN alternative embodiments

Video ist synchron oder stromorientiert. Andererseits ist traditioneller LAN-Verkehr burst-artiger. LANs sind nicht entwickelt worden, um Stromverkehr zu unterstützen, und daher ist es möglich, dass ein 10 Mbps-10BaseT-Ethernet-LAN zeitweise nicht ausreichend Bandbreite aufweist, um die Last zu unterstützen, besonders wenn es dort mehrere TVs gibt, von denen jedes einen unterschiedlichen Kanal anfordert, zusammen mit anderem simultanem Verkehr, wobei die 10 Mbps-Bandbreite geteilt wird. Video ist hoch-bandbreitenintensiv, so haben selbst 100 Mbps-LANs Probleme beim Unterstützen von Hochqualitätsvideo vermischt mit traditionellerem LAN-Datenverkehr.Video is synchronous or stream-oriented. On the other hand, it is more traditional LAN traffic burst-like. LANs have not been developed to support power traffic, and therefore it is possible that a 10 Mbps 10BaseT Ethernet LAN is temporarily insufficient Has bandwidth to support the load, especially if there There are several TVs, each with a different channel request, together with other simultaneous traffic, whereby the 10 Mbps bandwidth is shared. Video is high-bandwidth intensive, even 100 Mbps LANs have problems in supporting High Quality Video mixed with more traditional LAN traffic.

Dementsprechend ist es im Bereich der Gattung der Erfindung, höher kapazitive LANs für LANs 18 und 20 zu verwenden. Spezifisch können diese LANs Fast Ethernet, Switched Ethernet, FDDI, ATM und Fibre Channel Arbitrated Loop sein. Solche LANs sind beschrieben in Tannenbaum und Horak, supra, und Kembel, Arbitrated Loop, Connectivity Solutions, a division of Northwest Learning Associates, Inc of Tucson, Az, (1997) ISBN 0-931836-82-4.Accordingly, it is within the scope of the genus of the invention to have higher capacitive LANs for LANs 18 and 20 to use. Specifically, these LANs may be Fast Ethernet, Switched Ethernet, FDDI, ATM and Fiber Channel Arbitrated Loop. Such LANs are described in Tannenbaum and Horak, supra, and Kembel, Arbitrated Loop, Connectivity Solutions, a division of Northwest Learning Associates, Inc. of Tucson, Az, (1997) ISBN 0-931836-82-4.

Empfang und Verteilung von DirecTV-digital-VideoübertragungReception and Distribution of DirecTV digital video transmission

Der Gateway wird einen Busschacht einschließen für ein Modul, das regulär planmäßiges DirecTV und andere Formatdigitalvideoübertragungen auf Downlinks von einem Satelliten empfangen kann. Ein Tuner 344 dient zum Empfangen digitaler Steuerinformation vom Host-Mikroprozessor bezüglich welchen Kanal auf dem Downlink ein Nutzer angefordert hat. Der Tuner tunt dann zu diesem Kanal und weist alle anderen Signale zurück, und ein QAM-Demodulator demoduliert das Signal, um die übertragenen Daten wiederherzustellen und gibt ein komplexes Basisbandsignal auf die Leitung 348 aus. Konventionelle QAM-modulierte Digitaldaten-Receiver werden gelehrt in LEE & Messerschmitt, Digital Communications, 2. Ausgabe, (Kluwer Academic Publishers 1994) ISBN 0-7923-9391-0, Abschnitt 6.4.3, Seiten 203–208 und 618 und 619, die Gesamtheit dieses Buches ist hierdurch inkorporiert durch Referenz. Typischerweise wird der Tuner 344 einen Bandpassfilter umfassen, um den gewünschten Kanal zu tunen und Signale außerhalb des Bandes zurückzuweisen, und Aufdopplung als einen Anti-Aliasing-Filter. Typischerweise wird das Signal dann digitalisiert, und ein Phasenaufteiler (ein Filter, der nur Frequenzkomponenten in der positiven Hälfte des Fourier-Spektrums passieren lässt und Fourier-Komponenten in der negativen Hälfte zurückweist) wirkt in dem diskreten Zeitbereich, um die negative Hälfte der Fourier-Frequenzkomponenten des empfangen Spektrums zu entfernen, zum Ausgeben eines analytischen Signals. Dann wird die positive Hälfte der Frequenzkomponenten der empfangen Signale demoduliert, d.h. die RF-Trägerkomponente wird entfernt durch Mischen mit einem lokalen Träger, der synchronisiert ist mit dem übertragenen Träger.The gateway will include a bus bay for a module that can receive regular scheduled DirecTV and other format digital video transmissions on downlinks from a satellite. A tuner 344 Serves to receive digital control information from the host microprocessor as to which channel on the downlink a user requested. The tuner then tunes to this channel and rejects all other signals, and a QAM demodulator demodulates the signal to recover the transmitted data and gives a complex baseband signal to the line 348 out. Conventional QAM-modulated digital data receivers are taught in LEE & Messerschmitt, Digital Communications, 2nd Edition, (Kluwer Academic Publishers 1994) ISBN 0-7923-9391-0, Section 6.4.3, pages 203-208 and 6 - 18 and 6 - 19 The whole of this book is thereby incorporated by reference. Typically, the tuner 344 comprise a bandpass filter to tune the desired channel and reject out-of-band signals, and doubling as an anti-aliasing filter. Typically, the signal is then digitized, and a phase splitter (a filter that passes only frequency components in the positive half of the Fourier spectrum and rejects Fourier components in the negative half) operates in the discrete time domain to detect the negative half of the Fourier component. To remove frequency components of the received spectrum, to output an analytic signal. Then, the positive half of the frequency components of the received signals is demodulated, ie, the RF carrier component is removed by mixing with a local carrier synchronized with the transmitted carrier.

616 von Lee et al. auf Seite 204 illustriert drei unterschiedliche Konfigurationen eines QAM-Tuners. 6 - 16 by Lee et al. on page 204 illustrates three different configurations of a QAM tuner.

Es ist die Funktion des QAM-Demodulators 346, die aktuellen Symbole zu senden. Dies wird üblicherweise durch Abtasten und Auftrennen getan. Ein kompletter QAM-Tuner, um das empfangene Signal zurück zum Basisband zu bringen, und Demodulator, um die übertragenen Symbole wiederherzustellen, ist gezeigt in 618(b) von Lee & Messerschmitt für den realwertigen Fall und ist zusammengesetzt aus zwei Mischern, die das empfangene Spektrum zurückbewegen zum Basisband durch Multiplizieren mit quadraturverschobenen lokalen Trägern und zwei Empfangsbandpassfiltern, um Signale außerhalb des Bands zurückzuweisen und nur die positive Hälfte der Fourier-Komponenten von In-Phasen- und Quadratursignalen weiterzuleiten. Die I- und Q-Signale werden dann abgetastet bei der Symbolrate und geleitet durch einen Zerteiler, um die tatsächlich übertragenen Symbole wiederherzustellen. Eine komplettere Repräsentation eines zweckmäßigen QAM-Receivers einschließlich sowohl Vorgängerentzerrung als auch Nachfolgerentzerrung und Träger und Timing-Wiederherstellung ist gezeigt in 623 von Lee & Messerschmitt. Bevorzugterweise wird dort ebenfalls eine Fehlererkennungs- und Korrekturschaltung sein (nicht gezeigt).It is the function of the QAM demodulator 346 to send the current icons. This is usually done by scanning and separating. A complete QAM tuner to bring the received signal back to baseband and demodulator to recover the transmitted symbols is shown in FIG 6 - 18 (b) by Lee & Messerschmitt for the real-valued case and is composed of two mixers that move the received spectrum back to the baseband by multiplying it by quadrature local carriers and two receive bandpass filters to reject out-of-band signals and only the positive half of the Fourier components of In. Forward phase and quadrature signals. The I and Q signals are then sampled at the symbol rate and passed through a splitter to recover the symbols actually transmitted. A more complete representation of a purposeful QAM receiver including both predecessor equalization and successor equalization and carrier and timing recovery is shown in FIG 6 - 23 from Lee & Messerschmitt. Preferably, there will also be an error detection and correction circuit (not shown).

Nachdem die Symbole des komprimierten Videoprogramms wiederhergestellt sind, empfängt ein konventioneller Transportdemultiplexer 350 digitalen Steuereingang von dem Host bezüglich auf welchem Subkanal das Videoprogramm zu finden ist, das angefordert worden ist, und demultiplext die Audio-, Video- und jegliche zugehörigen Daten von diesen Subkanälen. Zum Helfen, die Last auf dem LAN zu managen, wird der Transcoder 352 verwendet, um die Bitrate des komprimierten Videos herunterzuübersetzen auf eine niedrigere Rate, wenn dies notwendig ist aufgrund von gegenwärtigen Lastbedingungen auf dem LAN. Transcoder sind bekannt und waren allgemein verfügbar von Imedia in San Francisco, Kalifornien, und nun von den Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung.After the symbols of the compressed video program are restored, a conventional transport demultiplexer receives 350 digital control input from the host with respect to which subchannel to find the video program that has been requested and demultiplexes the audio, video and any associated data from these subchannels. To help manage the load on the LAN, the transcoder becomes 352 used to down-convert the bit rate of the compressed video to a lower rate, if necessary, due to current load conditions on the LAN. Transcoders are known and commonly available from Imedia of San Francisco, California, and now by the assignee of the present invention.

Die Ausgangsdaten des Transcoders werden geliefert an eine konventionelle bedingte Zugriffsschaltung 354, welche die Daten entschlüsselt, wenn der Teilnehmer autorisiert ist, das Programm zu empfangen. Alternativ kann die bedingte Zugriffschaltung 354 fungieren, um die originalverschlüsselten Daten zu entschlüsseln, wenn der Benutzer ein autorisierter Teilnehmer ist, und dann die Daten wieder verschlüsseln vor Übertragung auf dem LAN unter Verwendung des neuen C5-Verschlüsselungsstandards. Die wiederverschlüsselten Daten werden dann paketisiert in Buspakete und übertragen über den Host-Bus 156 zu der IP-Videoschaltung 158. Dort werden sie eingekapselt in IP-Videopakete, die adressiert sind an den Netzwerkadapter, der das Programm angefordert hat, und sie werden gesendet über den Datenpfad 160 zu der Rotuing-Schaltung/-Prozess 86. Der Routing-Prozess schaut die Zieladresse nach und bildet sie ab auf die LAN-Adresse des Netzwerkadapters und kapselt die Daten ein in Ethernet-Pakete und sendet sie an die korrekte NIC zur Übertragung über das LAN. Bei dem Netzwerkadapter werden die Pakete verarbeitet wie zuvor beschrieben in Verbindung mit der Beschreibung von 5, um die Daten zu wandeln in NTSC-, PAL- oder SECAM-Videosignale und das entsprechende synchronisierte Audio. Wenn CS-Verschlüsselung verwendet wird, verbleiben die Daten verschlüsselt in allen Stufen, bis sie gewandelt werden in Analogvideo- und Audiosignale.The output data of the transcoder is supplied to a conventional conditional access circuit 354 which decrypts the data if the subscriber is authorized to receive the program. Alternatively, the conditional access circuit 354 act to decrypt the original encrypted data if the user is an authorized subscriber, and then re-encrypt the data prior to transmission on the LAN using the new C5 encryption standard. The re-encrypted data is then packetized into bus packets and transmitted over the host bus 156 to the IP video circuit 158 , There they are encapsulated in IP video packets that are addressed to the network adapter that requested the program, and they are sent over the data path 160 to the Roting Circuit / Process 86 , The routing process looks up the destination address and maps it to the LAN address of the network adapter and encapsulates the data in Ethernet packets and sends them to the correct NIC for transmission over the LAN. At the network adapter, the packets are processed as previously described in connection with the description of 5 to convert the data into NTSC, PAL or SECAM video signals and the corresponding synchronized audio. When CS encryption is used, the data remains encrypted in all stages until it is converted in analog video and audio signals.

Ein konventioneller DirecTV-Receiver, der modifiziert ist zum Empfangen digitaler Steuerdaten, die ihm mitteilen, welchen Kanal und Subkanal zu tunen, kann ersatzweise verwendet werden für den Tuner 344, den QAM-Demodulator 346 und den Transportdemultiplexer 350. Alternativ kann der Satelliten-Receiver verwendet werden, der in US-Patent 5,983,071 gelehrt wird, aber modifiziert zum Entfernen des Audiodecoders 160, des D/A-Wandlers 164, des Videodecoders 170 und des NTSC-Coders 174. Diese Funktionen geschehen alle bei dem Netzwerkadapter nach Verteilung über das LAN. Wenn der Receiver von dem US-Patent 5,983,071 ersatzweise verwendet wird für den Tuner 344, den QAM-Demodulator 346 und den Transportdemultiplexer 358 und die bedingte Zugriffsschaltung 354, werden die Audio- und Videoausgangsströme auf Leitungen 162 und 172 von dem Patent geliefert werden zu dem Transcoder 352. Der Receiver, der in dem US-Patent 5,983,071 gelehrt wird, kann ebenfalls verwendet werden anstelle von dem Tuner 102, der A/D-Matrix 130, dem QAM-Demodulator 146, der bedingten Zugriffsschaltung 126 und dem Transport-Demnultiplexer 148. Dieser Receiver wird wiederum modifiziert sein zum Entfernen der folgenden Komponenten, die in dem Patent gelehrt sind: Audiodecoder 160, der D/A-Wandler 164, der Videodecoder 170 und der NTSC-Coder 174. Diese Funktionen finden alle statt in dem Netzwerkadapter nach Verteilung über das LAN. Die bedingten Zugriffsschaltungen 126 und 186 können beide modifiziert sein wie oben beschrieben, um die wiederhergestellten Daten wieder zu verschlüsseln unter dem C5-Standard, um zu verhindern, dass digitale Kopien gemacht werden. Wenn der Receiver von dem US-Patent 5,983,071 ersatzweise verwendet wird für den Tuner 102, den QAM-Demodulator 130 und den Transportdemultiplexer 148 und die bedingte Zugriffsschaltung 126, werden die Audio- und Videoausgangsströme auf die Leitungen 162 und 172 des Patents geliefert werden, entweder an einen Transcoder, falls dieser zugegen ist, oder an Busschnittstellenschaltung (nicht gezeigt), die es paketisiert und es sendet an die IP-Videoschaltung 158 über den Host-Bus.A conventional DirecTV receiver that is modified to receive digital control data telling it which channel and subchannel to tune may alternatively be used for the tuner 344 , the QAM demodulator 346 and the transport demultiplexer 350 , Alternatively, the satellite receiver taught in US Patent 5,983,071 may be used, but modified to remove the audio decoder 160 , the D / A converter 164 , the video decoder 170 and the NTSC coder 174 , These functions all happen with the network adapter after distribution over the LAN. If the receiver of US Patent 5,983,071 is substituted for the tuner 344 , the QAM demodulator 346 and the transport demultiplexer 358 and the conditional access circuit 354 , the audio and video output currents are on lines 162 and 172 supplied by the patent to the transcoder 352 , The receiver taught in U.S. Patent 5,983,071 may also be used instead of the tuner 102 , the A / D matrix 130 , the QAM demodulator 146 , the conditional access circuit 126 and the transport demultiplexer 148 , This receiver will in turn be modified to remove the following components taught in the patent: audio decoder 160 , the D / A converter 164 , the video decoder 170 and the NTSC coder 174 , These functions all take place in the network adapter after distribution over the LAN. The conditional access circuits 126 and 186 Both may be modified as described above to re-encrypt the recovered data under the C5 standard to prevent digital copies from being made. If the receiver of US Patent 5,983,071 is substituted for the tuner 102 , the QAM demodulator 130 and the transport demultiplexer 148 and the conditional access circuit 126 , the audio and video output currents are applied to the lines 162 and 172 of the patent, either to a transcoder, if present, or to bus interface circuitry (not shown), which packages it and sends it to the IP video circuit 158 over the host bus.

Bezahlfernsehen-Ziehtechnologie-Gateway-KompatibilitätPay-TV-drawing technology gateway compatibility

Der Gateway 14 kann ebenfalls verwendet werden, um Bezahlfernsehen oder freie, reguläre, planmäßige Übertragungen von Digital- oder Analogvideoprogrammen zu empfangen. Ziehtechnologie bedeutet ein Videoserver bei oder gekoppelt zu der HFC-Kopfstation, ADSL-CO- oder Satelliten-Uplink, welcher einen regulären Plan von Videoprogrammen hat, die er zu spezifischen Zeiten auf spezifischen Kanälen ausgibt. Ein Menü, das angezeigt wird auf dem Fernsehen in der Art, die hierin an anderer Stelle beschrieben ist oder veröffentlicht ist, wird verwendet durch den Nutzer, um das Programm auszuwählen, das der Nutzer zu sehen wünscht. Der Benutzer wählt das Programme, welches er zu sehen wünscht, aus, zu der Zeit, wo das Programm angenommenerweise startet, durch Eingeben der Programmnummer (die Programmnummer kann abgebildet werden auf den Serviceanbieter und die Videoserver-IP-Adresse, oder diese Information kann manuell eingegeben werden) auf seiner Fernsteuerung 80 oder Tastatur 34. Diese Programmnummer wird eingekapselt in ein Ehternet-Anforderungspaket und übertragen an den Gateway, wo es geroutet wird an den Host. Der Host 128 sendet dann die geeigneten Befehlsdaten über den Host-Bus an den Tuner 102 oder 100 oder 180 oder 313 oder 344 oder 332 oder ADSL-Modem 182, um zu dem geeigneten Kanal zu tunen, in Abhängigkeit davon, auf welchem Medium das Programm ankommen wird. In dem Fall von digitalem Video sendet der Host ebenfalls Steuerpakete an den Transportdemultiplexer 350 oder 184 oder 148, um sie zu steuern, die komprimierten Video- und Audiosignale von den korrekten Subkanälen zu demultiplexen. Wenn Transcoder verwendet werden in den digitalen oder analogen Video-Receiver-Modulen, wird der Host den Laststatus des LANs beobachten in irgendeiner bekannten Weise und geeignete Steuerpakete senden an die Transcoder über den Host-Bus, um die Bitrate des komprimierten Videos zu steuern, das über das LAN übertragen wird, um so nicht die verfügbare Bandbreite unter variierenden Lastbedingungen zu überschreiten.The gateway 14 can also be used to receive pay-TV or free regular scheduled transfers from digital or analog video programs. Drag technology means a video server at or coupled to the HFC headend, ADSL-CO or satellite uplink, which has a regular schedule of video programs that it outputs on specific channels at specific times. A menu displayed on the television in the manner described or published elsewhere herein is used by the user to select the program the user desires to see. The user selects the program he wishes to see at the time the program presumably starts by inputting the program number (the program number can be mapped to the service provider and the video server IP address, or this information can be manually be entered) on its remote control 80 or keyboard 34 , This program number is encapsulated in an Ethernet request packet and transmitted to the gateway where it is routed to the host. The host 128 then sends the appropriate command data to the tuner via the host bus 102 or 100 or 180 or 313 or 344 or 332 or ADSL modem 182 to tune to the appropriate channel, depending on which medium the program will arrive on. In the case of digital video, the host also sends control packets to the transport demultiplexer 350 or 184 or 148 to control them, to demultiplex the compressed video and audio signals from the correct subchannels. When transcoders are used in the digital or analog video receiver modules, the host will monitor the load status of the LAN in any known manner, and appropriate control packets will be sent to the transcoders via the host bus to control the bit rate of the compressed video over the LAN so as not to exceed the available bandwidth under varying load conditions.

IP-TelefonieIP telephony

Da es dort ein LAN gibt, das durch die Kundenräumlichkeiten verläuft, ist es nützlich, das LAN zu benutzen, um Video- und Audio- und FAX-Telefoniedaten an die Videofone, Telefone, FAX-Geräte und FAX-Modems im Bereich der Räumlichkeiten zu verteilen. Da all diese physikalischen Telefoniegeräte ebenfalls an einen Computer gekoppelt sind, ist es nützlich ein IP- und/oder PBX-Telefoniemodul 353 in den Gateway einzuschließen, um Funktionalitäten bereitzustellen, die der Nutzer früher nicht vom POTS-Dienst erhalten konnte. POTS-Dienst kann bereitstellen Konferenzruf, Rufweiterleitung, Anrufer-ID, Voice Mail und Pager-Benachrichtung von Voice-Mail-Nachrichten wie auch andere Dienste über Einrichtungen wie Centrex, das bereitgestellt wird durch den CO-Schalter. Jedoch kosten all diese Dienste zusätzliches Geld und können lokal implementiert werden in dem Gateway durch Verwendung von „PBX auf einer Karte"- Erweiterungsschaltung, um die Funktionalität des Hosts zu erweitern. Solche Telefonieschaltung 353, um die Funktionalität von DOS- und Windows-basierten Personal Computern zu erweitern, um PBX-Funktionalität, Voice Mail und einen Host mit anderen Merkmalen einzuschließen, ist kommerziell verfügbar als die VS1- und Incline-Systeme von Picazo Communications, Inc. of San Jose, Kalifornien, und von Netphone, Inc. aus Marlborough, Massachusetts, und Altigen Communications, Inc., von denen die Details hierdurch durch Referenz inkorporiert sind. Die Netphone-PBX auf einer Kartentechnologie, welche verwendet werden kann, um die Schaltung 353 zu implementieren, ist beschrieben im US-Patent 5,875,234, welche hierin durch Referenz inkorporiert ist. Dieses Patent lehrt im Wesentlichen eine PBX-Schaltung auf einer Erweiterungskarte, die gekoppelt ist an den Host-Bus eines Netzwerk-Servers. Die PBX-Karten kann Telefonrufe aufbauen und aufrechterhalten und normale PBX-Rufsteuerungsfunktionen ausführen. Die PBX-Karte kann gesteuert werden von telefonieeingebetteten Anwendungen auf dem Server/Gateway oder durch telefonieeingebetteten Anwendungen, die auf PCs läuft über die LAN-Verbindung zu dem Gateway. Jegliche bekannte Erweiterungsschaltung um PBX-Funktionalität hinzuzufügen zu einem LAN-Server kann verwendet werden für die Schaltung 353, unabhängig davon, ob sie implementiert ist in einer einzigen Platine oder mehr als einer.Since there is a LAN running through the customer premises, it is useful to use the LAN to provide video and audio and FAX telephony data to the video phones, telephones, FAX devices and FAX modems in the premises to distribute. Since all of these physical telephony devices are also coupled to a computer, it is useful to have an IP and / or PBX telephony module 353 to include in the gateway to provide functionality that the user was previously unable to obtain from the POTS service. POTS service can provide conference call, call forwarding, caller ID, voice mail and pager notification of voice mail messages as well as other services via facilities such as Centrex provided by the CO switch. However, all these services cost extra money and can be implemented locally in the gateway by using "PBX on a card" expansion circuitry to extend the functionality of the host 353 To extend the functionality of DOS and Windows-based personal computers to include PBX functionality, voice mail, and a host with other features is commercially available as the VS1 and Incli ne systems from Picazo Communications, Inc. of San Jose, California; and Netphone, Inc. of Marlborough, Massachusetts, and Altigen Communications, Inc., the details of which are incorporated herein by reference. The Netphone PBX is based on a card technology which can be used to connect the circuit 353 is described in U.S. Patent 5,875,234, which is incorporated herein by reference. This patent essentially teaches a PBX circuit on an expansion card coupled to the host bus of a network server. The PBX cards can establish and maintain phone calls and perform normal PBX call control functions. The PBX card can be controlled by telephony-embedded applications on the server / gateway or by telephony-embedded applications running on PCs over the LAN connection to the gateway. Any known expansion circuit to add PBX functionality to a LAN server can be used for the circuit 353 regardless of whether it is implemented in a single board or more than one.

Typischerweise wird die Schaltung 353 ihre eigene Schaltschaltung aufweisen zum Verbindung von Telefonrufen von Erweiterungstelefonen, die gekoppelt sind an konventionelle Telefonleitungen, zu CO-Fernleitungen 58 und umgekehrt.Typically, the circuit will 353 have their own switching circuit for connecting telephone calls from extension telephones, which are coupled to conventional telephone lines, to CO trunk lines 58 and vice versa.

In einigen Ausführungsformen kann die PBX-Funktionalität alleine ausreichend sein. Jedoch ist die Verwendung des Internets für Telefonie ein wachsender Markt und Web-Seiten, wie z.B. www.net2phone.com existieren bereits, um das Stattfinden von Ferntelefonkonversation über das Internet stattfinden zu lassen, unabhängig von Entfernung für 10 Cent pro Minute. Um Nutzern zu ermöglichen, aus diesen Diensten Vorteil zu ziehen, werden PCs auf LANs 18 und 20 ausgerüstet sein müssen mit Mikrofonen und Lautsprechern. Bei einer solchen Klasse von Ausführungsformen wird die IP- & PBX-Telefonieschaltung 353 Schaltungen einschließen zum Digitalisieren von Analogsprachsignalen, die ankommen von Erweiterungstelefonen über konventionelle Telefonleitungen 354. Die IP- & PBX-Telefonieschaltung 353 kann ebenfalls Paketisierungsschaltungen einschließen in einigen Ausführungsformen, um Ethernet-Pakete zu empfangen, die digitalisierte Sprache tragen von den PCs auf LANs 18 oder 20 von Routern 86 über den Bus 356 und diese paketisieren in IP-Pakete, die adressiert sind an den Internetserver, der die IP-Telefoniedienste bereitstellt. Diese IP-Pakete werden dann zurückgesendet über den Bus 356 zum Router 86, wo sie geroutet werden zu dem Server, der identifiziert ist in der Zieladresse des IP-Pakets. Das Routen kann kostengünstigstes Routen sein, wenn mehrere Hochbandbreitenstromaufwärtsmedien, wie z.B. HFC- und ADSL-Stromaufwärtshochgeschwindigkeitsinternetzugriffsmodule wie z.B. DOCSIS-Modem 70 und ADSL-Modem 182, in dem Gateway zugegen sind. In anderen Ausführungsformen wird das PBX-Erweiterungsmodul 353 Rufsteuerschaltung vornehmen und andere Dienste bereitstellen zwischen Erweiterungsleitungen 354 und den CO-Fernleitungen, und Analogtelefonsignale von den Erweiterungstelefonen auf Leitung 354 werden digitalisiert und paketisiert werden in ein IP-Paket, das adressiert ist an einen IP-Telefonieserver auf dem Internet, dessen IP-Adresse starr ist und bekannt ist, dass sie die IP-Adresse ist, zu der Telefondaten von den konventionellen POTS-Telefonen zu richten sind.In some embodiments, the PBX functionality alone may be sufficient. However, the use of the Internet for telephony is a growing market, and web pages such as www.net2phone.com already exist to allow remote telephone conversations to take place over the Internet, regardless of distance for 10 cents per minute. To allow users to take advantage of these services, PCs are on LANs 18 and 20 must be equipped with microphones and speakers. In such a class of embodiments, the IP & PBX telephony circuit becomes 353 Circuits include digitizing analog speech signals arriving from extension telephones over conventional telephone lines 354 , The IP & PBX telephony circuit 353 may also include packetization circuits in some embodiments to receive Ethernet packets carrying digitized voice from the PCs to LANs 18 or 20 from routers 86 over the bus 356 and these packet into IP packets that are addressed to the Internet server that provides the IP telephony services. These IP packets are then sent back over the bus 356 to the router 86 where they are routed to the server identified in the destination address of the IP packet. Routing may be least cost routing if multiple high-bandwidth upstream media, such as HFC and ADSL upstream high-speed Internet access modules such as DOCSIS modem 70 and ADSL modem 182 in which the gateway is present. In other embodiments, the PBX expansion module becomes 353 Make call control circuit and provide other services between extension lines 354 and the CO trunks, and analog telephone signals from the extension phones on line 354 will be digitized and packetized into an IP packet addressed to an IP telephony server on the Internet, whose IP address is fixed and known to be the IP address, to the telephone data from the conventional POTS telephones to be addressed.

Dann wird, anstelle von Senden der Daten von Ethernet-Paketen, die Telefoniedaten tragen, von PCs, Telefonen und FAX-Geräten auf dem LAN zum Einkapseln in IP-Pakete durch das IP- und PBX-Telefoniemodul 353, die IP-Paketeinkapselung an der Quelle vorgenommen werden. In anderen Worten, wenn der PC 22 oder NC 24 oder das Telefon 60 oder das FAX 64 bei den Kundenräumlichkeiten Daten senden wollen an einen IP-Telefonieserver auf dem Internet, werden die digitalen Daten, die durch das Quellgerät erzeugt werden, eingekapselt werden durch das Quellgerät in IP-Pakete, die adressiert sind an den IP- Telefonieserver auf dem Internet. Diese Pakete werden dann eingekapselt werden in Ethernet-Pakete und gesendet werden zu dem Gateway 14. Der Gateway 14 wird dann die Ethernet-Paketköpfe entfernen und die eingeschlossenen IP-Pakete an den Server routen auf dem Internet, zu dem sie adressiert sind, über das DOCSIS-Modem 70, das ADSL-Modem 182 oder möglicherweise durch das konventionelle Modem 280 in 4A (auch wenn Verwendung des konventionellen Modems nur Sinn macht, wenn Medien mit höherer Stromaufwärtsbandbreite nicht verfügbar sind).Then, instead of transmitting the data of Ethernet packets carrying telephony data from PCs, telephones and FAX devices on the LAN for encapsulation into IP packets through the IP and PBX telephony module 353 IP packet encapsulation is made at the source. In other words, if the PC 22 or NC 24 or the phone 60 or the FAX 64 When customer premises want to send data to an IP telephony server on the Internet, the digital data generated by the source device will be encapsulated by the source device into IP packets addressed to the IP telephony server on the Internet. These packets will then be encapsulated in Ethernet packets and sent to the gateway 14 , The gateway 14 will then remove the Ethernet packet headers and route the trapped IP packets to the server on the Internet to which they are addressed via the DOCSIS modem 70 , the ADSL modem 182 or possibly through the conventional modem 280 in 4A (although using the conventional modem only makes sense if media with higher upstream bandwidth are not available).

Modulare Konstruktion des GatewaysModular construction of the gateway

Bezugnehmend auf 8 ist dort ein Blockdiagramm gezeigt, das die Software-Architektur und modulare Konstruktion des Gateways/LAN-Servers 14 illustriert. Wie oben erwähnt, kann in alternativen Ausführungsformen der Gateway 14 tatsächlich bestehen aus zwei oder mehr Servern, um die Arbeit aufzuteilen, jedoch ist jeder gekoppelt an die Erweiterungsmodule durch eine Bus-/LAN-Struktur 156. Zum Beispiel kann ein Server nur die PBX-Steuersoftware und IP-Telefoniesoftware ausführen, und ein anderer Server fuhrt nur die Management- und Steuer- und Routing-Prozesse aus, die benötigt werden für die Drück- und Ziehvideoanwendungen und Hochgeschwindigkeitsinternetzugriff und kann beliebige Routing-Funktionen ausführen, die benötigt werden für IP-Telefonie bei dem ersten Server.Referring to 8th There is shown a block diagram showing the software architecture and modular design of the gateway / LAN server 14 illustrated. As mentioned above, in alternative embodiments, the gateway 14 in fact, there are two or more servers to split the work, but each is coupled to the expansion modules through a bus / LAN structure 156 , For example, one server may only run the PBX control software and IP telephony software, and another server will only perform the management and control and routing processes needed for the push and pull video applications and high speed Internet access, and may use any routing Perform functions needed for IP telephony with the first server.

Die Softwareverarbeitungen in dem Host oder Server laufen in Verbindung mit dem Betriebssystem 358 und verwenden seine anwendungsprogrammatische Schnittstelle (API) zur Nachrichtenübertragung zwischen Verarbeitungen und um Daten zu der LAN-Schnittstelle oder NIC 360 und dem Host-Bus 156 zu senden. Die Datenpfade zwischen den unterschiedlichen Software-Verarbeitungen und zwischen den unterschiedlichen Verarbeitungen und NICs 362 und 364 und dem Host-Bus 156 über das Betriebssystem sind symbolisiert durch den Datenpfad 366. Dieser Datenpfad repräsentiert irgendeines der typischen Verfahren und Vor richtung zur Übertragung von Daten zwischen Prozessen oder zwischen Prozessen und Schaltungen in dem Gateway. Zum Beispiel kann NIC # 1 362 ein Ethernet-Paket empfangen, das eine Anforderung trägt für ein Video-auf-Anforderungs-Programm, das adressiert ist an den Management- und Steuerprozess. Einseitig kann NIC 362 dieses Paket übertragen an den Routing-Prozess 86 durch Schreiben der Daten in einen platineneigenen Notizblock-RAM und Aufrufen eines Software-Interrupts für den Routings-Prozess 86 und ihm Zuleiten eines Zeigers zu der Nachricht im RAM. Der Routing-Prozess führt dann eine Interrupt-Dienstroutine aus für diesen Interrupt und liest die Daten von dem Notizblock-RAM bei der Adresse, die ihm mit dem Interrupt zugeleitet wurde, oder bei einer vorzugeordneten Adresse, die in einer Interrupt-Tabelle gespeichert ist. Verarbeitungen und Schaltungen können Nachrichten ebenfalls weiterleiten durch Schreiben dieser an vorbestimmte Orte in geteilten Adressräumen im RAM 129 mit der Zielschaltung oder Prozess und dann setzend ein Interrupt-Bit und speichernd eine Interrupt-Nummer in ein Register. Das Interrupt-Bit veranlasst den Host, eine generische Interrupt-Dienstroutine auszuführen, um die Interrupt-Nummer wiederzugewinnen und dann die Interrupt-Nummer nachzuschauen in einer Interrupt-Vektortabelle. Die Tabelle würde die Adresse des Starts einer Interrupt-Dienstroutine für die Zahl angeben. Jede Schaltung oder Prozess würde eine Interrupt-Nummer und eine zugehörige Interrupt-Dienstroutine aufweisen. Die Dienstroutine, auf die durch die Vektortabelle gezeigt wird, würde dann ausgeführt werden und die Daten wiedergewinnen und sie zurückliefern an den Prozess oder die Schaltung, die mit dem Interrupt verbunden ist. Jedes der Erweiterungsmodule würde Daten oder IP-Pakete weiterleiten an den Routing-Prozess 86 oder den IP-Videoprozess 158 in dieser Weise.The software processes in the host or server are in connection with the operation system 358 and use its application programming interface (API) to transfer messages between processing and to data to the LAN interface or NIC 360 and the host bus 156 to send. The data paths between the different software processes and between the different processing and NICs 362 and 364 and the host bus 156 about the operating system are symbolized by the data path 366 , This data path represents any of the typical methods and apparatus for transferring data between processes or between processes and circuits in the gateway. For example, NIC # 1 362 may receive an Ethernet packet bearing a request for a video-on-demand program addressed to the management and control process. One-sided can NIC 362 transfer this packet to the routing process 86 by writing the data into a board-own scratch pad RAM and invoking a software interrupt for the routing process 86 and sending a pointer to the message in RAM. The routing process then executes an interrupt service routine for this interrupt and reads the data from the scratch pad RAM at the address supplied to it with the interrupt or at a pre-assigned address stored in an interrupt table. Processes and circuits may also forward messages by writing them to predetermined locations in shared address spaces in the RAM 129 with the target circuit or process and then putting an interrupt bit and storing an interrupt number in a register. The interrupt bit causes the host to execute a generic interrupt service routine to retrieve the interrupt number and then look up the interrupt number in an interrupt vector table. The table would indicate the address of the start of an interrupt service routine for the number. Each circuit or process would have an interrupt number and an associated interrupt service routine. The service routine pointed to by the vector table would then be executed and retrieve the data and return it to the process or circuitry associated with the interrupt. Each of the expansion modules would forward data or IP packets to the routing process 86 or the IP video process 158 in this way.

Ein Management- und Steuerprozess 368 stellt Video auf Anforderung wieder her und andere Anforderungen für Dienste und Daten, wie beschrieben in der detaillierten Beschreibung jedes Moduls. Diese anderen Anforderungen können die Zahlen von CATV- oder terrestrischen Kanälen einschließen, zu denen zu tunen ist, oder Anforderungen für DirecPC oder ADSL- oder HFC- Hochgeschwindigkeitsinternetzugriff. Andere Daten, die der Management- und Steuerprozess in alternativen Ausführungsformen wiederherstellen wird, sind LAN-verfügbarer Bandbreitenstatus und andere Netzwerkmanagementtypdaten. In Reaktion sendet der Management- und Steuerprozess geeignete Steuerdaten aus an den Tuner, Transportdemultiplexer, Transcoder, konventionelle Zugriffsschaltungen, IP-Videoprozess- und andere Schaltungen oder Prozesse, um die Wiedergewinnung der angeforderten Daten zu managen und sie zu verteilen an das richtige Periphergerät oder Daten stromaufwärts auf bestimmten Stromaufwärtskanälen zu übertragen. Diese Stromaufwärtskanäle können vorzugeordnete oder zugeordnet sein durch Stromabwärtssteuernachrichten von der Kopfstation oder dem ADSL-CO- oder Satelliten-Uplink-Server.A management and control process 368 Restores video on demand and other requirements for services and data as described in the detailed description of each module. These other requirements may include the numbers of CATV or terrestrial channels to tune to, or requirements for DirecPC or ADSL or HFC high-speed Internet access. Other data that the management and control process will recover in alternative embodiments is LAN-available bandwidth status and other network management type data. In response, the management and control process sends appropriate control data to the tuner, transport demultiplexer, transcoder, conventional access circuits, IP video process and other circuitry or processes to manage the recovery of the requested data and distribute it to the appropriate peripheral device or data upstream on certain upstream channels. These upstream channels may be preempted or assigned by downstream control messages from the headend or the ADSL CO or satellite uplink server.

Der Routing-Prozess 86 übersetzt zwischen IP- und Ethernet- oder anderen LAN-Protokollen und funktioniert wie zuvor beschrieben. Der IP-Videoprozess 158 kapselt Daten ein, die zu ihm gesendet wurden über den Host-Bus, in IP-Pakete, die an das geeignete Periphergerät adressiert sind.The routing process 86 translates between IP and Ethernet or other LAN protocols and works as described above. The IP video process 158 encapsulates data sent to it via the host bus into IP packets addressed to the appropriate peripheral device.

Die IP-Telefonie und andere eingebettete Telefonie- und PBX-Verarbeitungen, die durch den Block 370 repräsentiert sind, steuern das IP- und PBX-Telefonieerweiterungsmodul, PBX-Funktionen zu implementieren, IP-Telefonie auszuführen, usw. Zum Beispiel können dort 5 konventionelle oder LAN-Telefone in dem Heim sein, von denen jedes primär beantwortet wird durch eine Person in der Familie. Einer der Prozesse von Block 370 kann Direkt-nach-innen-Wählen implementieren, so dass jedes Telefon seine eigene virtuelle Telefonnummer hat, die ein Außenstehender wählen kann, wenn er z.B. zu dem Teenager Judy sprechen will, ohne die Unannehmlichkeit, zufälligerweise mit ihrem Vater zu sprechen. Ähnlich können zwei Erweiterungstelefone den Wunsch haben, einen Konferenzruf mit einem Telefon in einem anderen Staat vorzunehmen. Die PBX-Steuersoftware kontrolliert den Schalter in dem PBX-Modul 372, jede dieser gewünschten PBX-Funktionen zu implementieren. Der IP-Telefonieprozess führt IP-Telefonie durch durch z.B. Empfangen digitaler Daten von konventionellen POTS-Telefon über das Telefoniemodul 372 und Einkapseln davon in IP-Pakete, welche durch den Router 86 geleitet werden und umgekehrt. Die IP-Pakete, die von LAN-aktiven Telefonen 60 und 62 empfangen werden, werden einfach direkt geleitet zu dem Router 86.The IP telephony and other embedded telephony and PBX processing by the block 370 For example, there may be 5 conventional or LAN telephones in the home, each of which is primarily answered by a person in the home the family. One of the processes of Block 370 can implement direct-inward dialing so that each phone has its own virtual phone number that an outsider can dial, for example, to talk to teenager Judy, without the inconvenience of accidentally talking to her dad. Similarly, two extension phones may wish to make a conference call with a telephone in another state. The PBX control software controls the switch in the PBX module 372 to implement any of these desired PBX features. The IP telephony process performs IP telephony by, for example, receiving digital data from conventional POTS telephone via the telephony module 372 and encapsulating it in IP packets through the router 86 be directed and vice versa. The IP packets coming from LAN-active phones 60 and 62 are simply routed directly to the router 86 ,

Ähnlich kann ein Datenbankprogramm oder Wortverarbeitungsprogramm, das auf einem Computer oder einem NC auf dem LAN ausgeführt wird, telefonieaktiv gemacht werden. Zum Beispiel kann eine Rolodex-Datei, die durch ein Wortverarbeitungsprogramm erstellt wurde, Telefonnummern beinhalten, und der Nutzer kann eine Person nach Namen nachschauen und dann doppelklicken auf die Telefonnummer. Dieses Doppelklicken wird gewandelt werden durch die telefonieeingebettete Anwendung in ein Ethernet-Paket, welches anfordert, dass die Telefonnummer gewählt wird. Dieses Ethernet-Paket wird gesendet an NIC 362 oder 364 und wird dann weitergeleitet hinauf zu dem Router 86. Der Router entfernt den Ethernet-Kopf und leitet die Daten der Anforderung weiter an eine PBX-Anwendung, die repräsentiert wird durch den Block 370. Die PBX-Anwendung macht einen Funktionsruf an ein Bibliotheksprogramm des OS 358 über die Standard-TAPI-Schnittstelle 374.Similarly, a database program or word processing program running on a computer or NC on the LAN can be made phone active. For example, a Rolodex file created by a word processor may include telephone numbers, and the user may look up a person by name and then double-click the telephone number mer. This double-click will be changed by the telephony-embedded application into an Ethernet packet requesting that the telephone number be dialed. This Ethernet packet is sent to NIC 362 or 364 and then forwarded up to the router 86 , The router removes the Ethernet header and forwards the data of the request to a PBX application represented by the block 370 , The PBX application makes a function call to a library program of the OS 358 via the standard TAPI interface 374 ,

Die TAPI-Schnittstelle repräsentiert eine Sammlung von vordefinierten Windows-Funktionsrufen, von denen jeder ein Bibliotheksprogramm von einer telefonie-dynamisch-verknüpften Bibliothek von Programmen aufruft. Die TAPI-Funktionsrufe stellen eine standardtelefonie-programmatische Schnittstelle bereit für Anwendungen, die Telefonfunktionen ausführen wollen. Das Basislevel von Funktionen erlaubt Anwendungsprogrammen, basiseingehende und -ausgehende Sprach- und Datenrufe durchzuführen durch Bereitstellung von Programmen, die aufgerufen werden können durch Initialisieren und Öffnen und Schließen von TAPI-Leitungen, Lesen und Schreiben unterschiedlicher Parameter, die ein Leitungsgerät steuern, die Details des Platzierens von ausgehenden Sprach- oder Datenrufen oder -antworten auf eingehende Sprach- oder Datenrufe handhaben, Erkennen, Übersetzen und/oder Bilden von Telefon-„Adressen" oder Ruffolgen, Manipulieren von Rufhandhabungen usw. Andere Programme in der TAPI-Bibliothek stellen fortgeschrittenere Funktionen bereit, so wie Ziffer- oder Tonerzeugung und -erkennung, Rufannahme und -zurückweisung, Umleiten, Rufweiterleitung, Parken, Halten, Konferenz usw., wenn die Diese fortgeschrittenen Merkmale werden ergänzende Telefoniedienste genannt und erlauben mehreren Telefonhandgeräten oder anderen Leitungsgeräten, sich nur eine einzige CO-Fernleitung zu teilen oder mehrere CO-Fernleitungen zu teilen in einer PBX-Typ-Anordnung. Die Fernleitungen können analog sein, T1, IDSN oder DSL. Da TAPI ebenfalls das logische Konstrukt von Telefongeräten unterstützt, können die NCs und PCs draußen auf dem Netzwerk mit TAPI-Bibliotheken tatsächlich mehr leitungsvirtuelle Telefone implementiert haben in entsprechend ausführendem Code, so dass jeder Raum mit einem PC darin ebenfalls ein Mehrleitungstelefon aufweisen kann, das fähig ist für Lauthörtelefon, Konferenz, Halten, Parken, Telefonweiterleiten und andere fortgeschrittene Möglichkeiten, die für Standardheimtelefone nicht normal sind.The TAPI interface represented a collection of predefined Windows function calls, each one of them Library program from a telephony-dynamically linked library of programs calls. The TAPI function calls provide a standard telephony programmatic interface for applications, to perform the phone functions want. The basic level of functions allows application programs, perform base-incoming and outgoing voice and data calls Provide programs that can be called by Initialize and open and closing TAPI lines, reading and writing different parameters, the one line device control the details of placing outgoing voice or Handle data calls or responses to incoming voice or data calls, Recognize, translate and / or forming telephone "addresses" or call sequences, manipulating Call handling etc. Put other programs in the TAPI library more advanced features, such as digit or tone generation and recognition, call acceptance and rejection, rerouting, call forwarding, Parking, holding, conference, etc., when the latter advanced Features become complementary Called telephony services and allow several telephone handsets or other line devices, only a single CO pipeline to divide or divide multiple CO pipelines in a PBX-type arrangement. The transmission lines can be analogous, T1, IDSN or DSL. Because TAPI is also the logical construct from telephone devices support can the NCs and PCs out there the network with TAPI libraries actually more line-virtual Phones have implemented in accordance with executing Code, so every room with a PC in it is also a multi-line phone can, that is capable is for speakerphone, Conference, holding, parking, telephone forwarding and other advanced Options, those for standard home phones are not normal.

TAPI-Dienste konzentrieren sich auf „Leitungsgeräte" als ein Mittel zum Transportieren von Information von einem Platz zu einem anderen. Ein Leitungsgerät kann ein Standardtelefonhandgerät, eine Faxkarte, ein Datenmodem, eine Telefoniekarte oder irgendein physikalisches Gerät sein, das an eine Telefonleitung gekoppelt ist. In dem System, das in 8 gezeigt ist, sind das ADSL-Modemmodul 378, das konventionelle Modemmodul 380 und IP- und PBX-Telefoniemodul 372 alles Leitungsgeräte. Da ein Leitungsgerät ein logisches Konstrukt ist, kann TAPI mehrere Leitungsgeräte sehen, die alle zu der gleichen physikalischen Telefonleitung gekoppelt sind. Ein TAPI-Rufsteuerprogramm (dialer.exe) kann mehrere gleichzeitige TAPI-Dienstanforderungen von z.B. der PBX-Anwendung, der IP-Telefonieanwendung und anderen telefonieeingebetteten Anwendungen empfangen, die alle repräsentiert werden durch den Block 370, und diese alle zum Bedienen in Reihe anordnen.TAPI services focus on "line devices" as a means of transporting information from one place to another A line device may be a standard telephone handset, a fax card, a data modem, a telephony card, or any physical device coupled to a telephone line. In the system that is in 8th shown are the ADSL modem module 378 , the conventional modem module 380 and IP and PBX telephony module 372 all line devices. Since a line device is a logical construct, TAPI can see multiple line devices, all coupled to the same physical telephone line. A TAPI call control program (dialer.exe) may receive multiple concurrent TAPI service requests from, for example, the PBX application, the IP telephony application and other telephony embedded applications, all represented by the block 370 , and arrange them all in line for operation.

Kommunikationen zwischen den Anwendungsprogrammen und der TAPI-Bibliothek werden durch die Windows-Nachrichtenfunktion durchgeführt unter Verwendung vordefinierter TAPI-Datenstrukturen. Telefoniebibliotheken für andere Betriebssysteme können ersatzweise verwendet werden für die Windows-TAPI-Bibliothek, und die Datenstrukturen und die Nachrichtenfunktionen des Betriebssystems können ersetzt werden, welches in Verwendung ist.communications between the application programs and the TAPI library are handled by the Windows message function carried out using predefined TAPI data structures. telephony libraries for others Operating systems can to be used alternatively for the Windows TAPI library and the data structures and message functions of the operating system can be replaced, which is in use.

Wie TAPI strukturiert ist und wie Anwendungsprogramme geschrieben werden können, um diese Ressourcen auszunutzen, ist alles definiert in Amundsen, MAPI, SAPI & TAPI Developer's Guide, (SAMS Publishing 1996) ISBN 0-672-30928-9, welches hierdurch durch Referenz inkorporiert ist.As TAPI is structured and how application programs are written can, to exploit these resources, everything is defined in Amundsen, MAPI, SAPI & TAPI Developer's Guide, (SAMS Publishing 1996) ISBN 0-672-30928-9, which is hereby by reference is incorporated.

Zurückkehrend zum gegenwärtigen Beispiel führt das TAPI-Programm einen Funktionsruf aus und macht diesen zu dem Telefondienstanbieterprozess 376 und leitet ihm die zu wählende Nummer weiter. Die TSP-Schicht 376 isoliert das TAPI-Bibliotheksprogramm von dem Bedürfnis, die Details zu wissen der spezifischen installierten Hardware, und es isoliert die bestimmte Hardware, die installiert ist, davon für die spezifischen telefonieeingebetteten Anwendungsprogramme entworfen zu sein, die zugegen sind. Sie ist Übersetzer zwischen der TAPI-Welt und der Hardwarewelt. In anderen Worten implementiert die TSP-Schicht 376 die TSPI-Funktionen, die durch TAPI-Implementation verwendet werden. Jedes TSP verwendet dann Schnittstelle, welche auch immer geeignet ist, um die Telefoniehardware zu steuern, zu der es verbunden ist. Die TSP-Schicht 376 und die PBX-Kartentreiberschicht 378 können in einigen Ausführungsformen tatsächlich kombiniert sein, und in anderen Ausführungsformen kann die TSP-Schicht verwendet werden, um anzukoppeln an andere Telefoniehardware, wie z.B. ein FAX-Modemserweiterungsmodul 380 bei dem Gateway, durch welches FAXe gesendet werden können unter Verwendung von Daten, die von den PCs empfangen wurden, die keine FAX-Modems oder Verbindungen zu Telefonleitungen haben, die an ihrem Ort auf dem Netzwerk verfügbar sind.Returning to the current example, the TAPI program executes a function call and turns it into the telephone service provider process 376 and forwards him the number to dial. The TSP layer 376 The TAPI library program isolates the need to know the details of the specific hardware installed, and isolates the particular hardware that is installed from it for the specific telephony-embedded application programs that are present. She is a translator between the TAPI world and the hardware world. In other words, the TSP layer implements 376 the TSPI functions used by TAPI implementation. Each TSP then uses interface, whichever is appropriate to control the telephony hardware to which it is connected. The TSP layer 376 and the PBX card driver layer 378 may in fact be combined in some embodiments, and in other embodiments, the TSP layer may be used to interface with other telephony hardware, such as a FAX modem extension module 380 at the gateway through which FAXes can be sent using data received from PCs that do not have FAX modems or connections to have phone lines available in their place on the network.

Angenommen, dass TSP- und PBX-Kartentreiber separate Prozesse sind, ruft entweder TSP 376 oder TAPI-Programm 374 dann den geeigneten Funktionsruf auf von einem PBX-Kartentreiberprozess 378 und leitet ihm die zu wählende Nummer weiter. Der PBX-Kartentreiber spricht die spezifische Sprache von dem IP- und PBX-Telefoniemodul 372 und sendet ihm eine geeignet formatierte Nachricht, um den Schalter zu steuern und andere Schaltungen davon, um eine CO-Fernleitung zu belegen und die geeigneten DTMF-Töne zu erzeugen, um die angeforderte Nummer zu wählen, wenn ein Rufton erkannt wird.Assuming that TSP and PBX card drivers are separate processes, either TSP calls 376 or TAPI program 374 then the appropriate function call from a PBX card driver process 378 and forwards him the number to dial. The PBX card driver speaks the specific language of the IP and PBX telephony module 372 and sends it an appropriately formatted message to control the switch and other circuits thereof to occupy a CO trunk and generate the appropriate DTMF tones to dial the requested number when a ringing tone is detected.

Wenn die Person antwortet, wird die Sprache digitalisiert durch einen Codec in der PBX-Karte 372, und die Daten werden zurückgeleitet an den PBX-Kartentreiber, welcher sie dann zurück hinaufleitet durch alle die Schichten zu dem Router. Der Router kapselt die Daten in ein Ethernet-Paket ein, das adressiert ist an das Telefon oder anderes Leitungsgerät, das den Ruf gemacht hat, und leitet die Pakete an die geeignete NIC. Von der NIC werden die Pakete übertragen über LAN zu dem Netzwerkadapter des Telefons oder PCs oder NCs, von dem der Ruf herrührt. Die umgekehrte Sache geschieht für Sprache, die ausgeht von dem PC, NC oder Telefon, von dem der Ruf hervorgeht zu der Person, welche dem Telefon geantwortet hat.When the person answers, the voice is digitized by a codec in the PBX card 372 and the data is passed back to the PBX card driver, which then routes it back through all the layers to the router. The router encapsulates the data in an Ethernet packet addressed to the telephone or other trunk device that made the call and routes the packets to the appropriate NIC. The NIC transmits the packets over LAN to the network adapter of the phone or PC or NC from which the call originated. The reverse is for speech originating from the PC, NC, or telephone that gives the call to the person who answered the phone.

Der Host-Bus ist gekoppelt über Busverbinder oder Erweiterungsschächte zu einem oder mehreren Erweiterungsmodulen, welche die Transmitter- und Receiver-Schaltungen und andere Schnittstellenschaltungen implementieren, die notwendig sind, um den Gateway anzuschließen an die Satelliten, HFC-, POTS- oder DSL-Medien oder irgendwelche anderen Medien, wie z.B. Stromleitungen oder drahtlose Teilnehmeranschlussleitungen, welche in der Zukunft entwickelt werden mögen. Module sind nur gezeigt für gegenwärtig existierende Technologien, aber es ist sicher, dass neue Stromaufwärts- und Stromabwärtsmedien folgen werden, und die Gattung der Erfindung schließt Erweiterungsmodule ein von dem Typ, welcher auch immer benötigt wird, um an diese neueren Medien anzuschließen.Of the Host bus is paired via Bus connectors or expansion slots to one or more Expansion modules containing the transmitter and receiver circuits and others Implement interface circuits necessary to to connect the gateway to the satellites, HFC, POTS or DSL media or any other media, such as. Power lines or wireless subscriber lines, which may be developed in the future. Modules are only shown for currently existing ones Technologies, but it is certain that new upstream and downstream media will follow, and the genus of the invention includes expansion modules one of the type needed to adapt to these newer ones To connect media.

Das ADSL-Modemmodul 378 kann irgendein konventionelles ADSL-Modem 182 oder SDSL-Modem oder irgendein anderes Modem sein zum Anschließen an irgendeinen Typ von digitaler Teilnehmeranschlussleitung, welche digital gesteuert werden kann durch den Host 128. Es wird jegliche Verbinder- und Isolationsschaltungen 204 einschließen, die zum Verbinden zu der DSL-CO-Fernleitung benötigt werden.The ADSL modem module 378 can any conventional ADSL modem 182 or SDSL modem or any other modem for connection to any type of digital subscriber line that can be digitally controlled by the host 128 , There will be any connector and isolation circuits 204 which are needed to connect to the DSL CO trunk.

Das FAX-/Datenmodemmodul 380 kann irgendein konventionelles FAX-/Datenmodem oder einfaches Datenmodem sein zum Koppeln über geeignete Verbinder und Isolationsschaltung 205 zu Telefonleitungen 354 innerhalb der Kundenräumlichkeiten wie auch DSL-CO-Fernleitungen 58 und welches digital gesteuert werden kann durch den Host 128.The FAX / data modem module 380 may be any conventional FAX / data modem or simple data modem for coupling via suitable connector and isolation circuitry 205 to telephone lines 354 within the customer premises as well as DSL-CO transmission lines 58 and which can be controlled digitally by the host 128 ,

Das IP- & PBX-Telefoniemodul 372 kann irgendeine bekannte oder in Zukunft entwickelte „PBX auf einer Karte" sein, einschließlich einer oder mehreren Erweiterungskarten, welche einem konventionellen Personal Computer Host 128, der irgendein Betriebssystem ausführt, PBX-Fähigkeiten geben und welche digital gesteuert werden können durch den Host 128. Es kann irgendeine zusätzlich benötigte, bekannte Schaltung und Software einschließen, die benötigt wird zum Implementieren von IP-Telefoniefunktionen.The IP & PBX telephony module 372 may be any known or future developed "PBX on a card" including one or more expansion cards hosting a conventional personal computer 128 running any operating system, giving PBX capabilities and which can be controlled digitally by the host 128 , It may include any additional required known circuitry and software needed to implement IP telephony features.

Ein DOCSIS-Modemmodul kann irgendein bekanntes oder in Zukunft entwickeltes Kabelmodem sein, das zu dem DOCSIS-Standard oder irgendeinem neuen Standard für Modems konform ist, welcher Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung von einer Kundenräumlichkeit zu einem Kopfstationskabelmodem und/oder dem Internet über eine CATV-HFC-Kabeleinrichtung erlaubt, und welches digital gesteuert werden kann durch den Host 128.A DOCSIS modem module may be any known or future developed cable modem conforming to the DOCSIS standard or to any new standard for modems that allows high speed data transmission from customer premises to a headend cable modem and / or the Internet via a CATV HFC cable device and which can be controlled digitally by the host 128 ,

Das HFC-Digitalvideomodul 388 kann irgendein digitaler Video-Receiver sein, der digital gesteuert werden kann durch den Host 128 und der kompatibel ist mit Empfang von digitalisierten, komprimierten Videodaten, die über HFC übertragen werden. In dem System von 4A würde z.B. das HFC-Digitalvideomodul 388 typischerweise den Tuner 108, einen A/D-Wandler, der in der Matrix 130 enthalten ist, den QAM-Demodulator 146, den Transport-Demultiplexer 148 und die bedingte Zugriffsschaltung 126 enthalten, um mit dem geteilten IP-Videoprozess 158 zu kommunizieren, welcher in Software auf dem Host läuft. Es kann ebenfalls die Stromaufwärts- und Stromabwärtskombinierer und -isolationsschaltungen 90 und 98 einschließen, auch wenn diese Kombinierer und Isolationsschaltungen geteilt werden durch alle HFC-Schnittstellemnodule in einigen Ausführungsformen.The HFC digital video module 388 can be any digital video receiver that can be digitally controlled by the host 128 and compatible with receiving digitized, compressed video transmitted over HFC. In the system of 4A For example, the HFC digital video module 388 typically the tuner 108 , an A / D converter operating in the matrix 130 is included, the QAM demodulator 146 , the transport demultiplexer 148 and the conditional access circuit 126 included with the shared IP video process 158 to communicate, which runs in software on the host. It may also be the upstream and downstream combiner and isolation circuits 90 and 98 Even though these combiners and isolation circuits are shared by all HFC interface modules in some embodiments.

Ein HFC-analog-Videomodul 390 kann irgendein Receiver sein, der in der Lage ist, reguläre, planmäßige Analog-CATV-Übertragungen über HFC zu empfangen, welcher die Daten digitalisieren und komprimieren kann für Übertragung über das LAN und welcher digital gesteuert werden kann durch den Host 128. In der beispielhaften Ausführungsform von 4A und 4B würde das Modul 390 typischerweise einschließen den Tuner 100, einen A/D-Wandler von der Matrix 130, den Videodemodulator 138, den Video-Decoder 114 und MPEG-Coder 147. Es kann ebenfalls einschließen die Stromaufwärts- und Stromabwärtskombinier- und -isolationsschaltungen 90 und 98, auch wenn diese Kombinier- und Isolationsschaltung geteilt werden kann durch alle HFC-Schnittstellenmodule in einigen Ausführungsformen.An HFC analog video module 390 may be any receiver capable of receiving regular, scheduled analog CATV transmissions over HFC which can digitize and compress the data for transmission over the LAN and which can be digitally controlled by the host 128 , In the exemplary embodiment of 4A and 4B would the module 390 typically include the tuner 100 , an A / D converter from the matrix 130 , the video demodulator 138 , the video decoder 114 and MPEG coder 147 , It may also include the upstream and downstream combining and isolation circuits 90 and 98 Although this combination and isolation circuit can be shared by all HFC interface modules in some embodiments.

In einigen Arten innerhalb der Gattung der Erfindung können alle HFC-Schnittstellenmodule, wie z.B. 386, 388 und 390, kombiniert sein in einem HFC-Schnittstellenmodul. Ähnliches gilt für alle Erweiterungsmodule, die anschließen an das PSTN und Erweiterungstelefonleitungen, oder alle Module, die anschließen an die Satellitenschüssel.In some species within the genus of the invention, all HFC interface modules, such as 386 . 388 and 390 , combined in a HFC interface module. The same applies to all expansion modules that connect to the PSTN and extension phone lines, or any modules that connect to the satellite dish.

Ein Satelliten-digitales-Video-auf-Anforderungs-Modul 392 kann irgendein Satelliten-Receiver sein, welcher digital gesteuert werden kann durch den Host 128 zum Tunen zu und zum Empfangen einer spezifischen, angeforderten, kompri mierten, digitalen Video-auf-Anforderungs-Übertragung von einem Satelliten. In der Ausführungsform von 4A und 4B schließt es den Tuner 180, den QPSK-Demodulator 220, den Transport-Demultiplexer 184 und die bedingte Zugriffsschaltung 186 ein.A satellite digital video on demand module 392 may be any satellite receiver that can be digitally controlled by the host 128 for tuning to and receiving a specific, requested, compressed, digital video on demand transmission from a satellite. In the embodiment of 4A and 4B it closes the tuner 180 , the QPSK demodulator 220 , the transport demultiplexer 184 and the conditional access circuit 186 one.

Ein Satellitenanalogvideovideomodul 394 kann irgendein konventioneller C-Band-Satelliten-Receiver sein, der modifiziert ist zum Empfangen digitaler Tuning-Anweisungen von dem Host 128 und der modifiziert ist zum Digitalisieren und Komprimieren des Videoprogramms zur Verteilung auf einem LAN. In der Ausführungsform von 4A und 4B würde er einschließen den Tuner 114, den A/D-Wandler 316, den Video-Demodulator 320, den Video-Decoder 324 und den MPEG-Coder 326.A satellite analog video module 394 may be any conventional C-band satellite receiver that is modified to receive digital tuning instructions from the host 128 and which is modified to digitize and compress the video program for distribution on a LAN. In the embodiment of 4A and 4B he would include the tuner 114 , the A / D converter 316 , the video demodulator 320 , the video decoder 324 and the MPEG encoder 326 ,

Ein Satellitendirekt-PC-Modul 396 kann irgendein konventioneller Direkt-PC-Receiver sein oder irgendein äquivalenter Receiver zum Empfangen von IP-paketisierten Daten, die übertragen werden von einem Satelliten, wobei es in der Lage ist, digital gesteuert zu werden durch einen Host-Computer und die wiederhergestellten IP-Pakete zu senden zu einem Routing-Prozess, der durch den Host ausgeführt wird. In der Ausführungsform von 4A und 4B würde es einschließen den Tuner 302 und den QPSK-Demodulator 304.A satellite direct PC module 396 may be any conventional direct PC receiver or any equivalent receiver for receiving IP-packetized data transmitted from a satellite, being able to be digitally controlled by a host computer and the recovered IP packets to send to a routing process that is executed by the host. In the embodiment of 4A and 4B it would include the tuner 302 and the QPSK demodulator 304 ,

Ein Satellitendirekt-TV-Modul 398 kann irgendein konventioneller DirectPC-Receiver oder äquivalenter Digitalsatellitenübertragungs-Receiver sein, welcher reguläre, planmäßige, komprimierte Digital-TV-Ubertragungen empfangen kann von einem Satelliten, jedoch modifiziert, um digital gesteuert zu werden durch den Host 128 zum Tunen zu einem angeforderten Übertragungskanal. In der Ausführungsform von 4A und 4B würde dieses Modul einschließen den Tuner 344, den QAM-Demodulator 346, den Transport-Demultiplexer 350, den Transcoder 352 und die bedingte Zugriffsschaltung 354.A satellite direct TV module 398 may be any conventional DirectPC receiver or equivalent digital satellite broadcast receiver that can receive regular, scheduled, compressed digital TV broadcasts from a satellite, but modified to be digitally controlled by the host 128 for tuning to a requested transmission channel. In the embodiment of 4A and 4B this module would include the tuner 344 , the QAM demodulator 346 , the transport demultiplexer 350 , the transcoder 352 and the conditional access circuit 354 ,

Ein terrestrisches Analog-NTSC- oder PAL- oder SECAM-Modul 400 kann irgendein Receiver sein, der in der Lage ist, digital getunt zu werden durch den Host-Computer, welcher reguläre, planmäßige Analog-TV-Ubertragung empfangen kann über eine Antenne und diese digitalisieren und komprimieren kann zur Verteilung über ein LAN. In der Ausführungsform von 4A und 4B würde es einschließen den Tuner 332, den A/D-Wandler 334, den Video-Demodulator 336, den Video-Decoder 340 und den MPEG-Coder 342.A terrestrial analog NTSC or PAL or SECAM module 400 may be any receiver capable of being digitally tuned by the host computer, which can receive regular, scheduled analog TV transmission via an antenna, and which can digitize and compress for distribution over a LAN. In the embodiment of 4A and 4B it would include the tuner 332 , the A / D converter 334 , the video demodulator 336 , the video decoder 340 and the MPEG encoder 342 ,

Jegliche der oben definierten Module, welche digitale Daten wiederherstellen oder erzeugen für Übertragung auf dem LAN schließen ein einen Transcoder zum Übersetzen der Originalbitrate auf eine niedrigere Bitrate, wo es benötigt wird aufgrund von Netzwerkbelastung. Ähnlich kann jedes Modul, das digitale Daten wiederherstellt, die Kopierschutzmaterial kodieren, wie z.B. Video- oder Audioprogramme, eine C5-Standard-Verschlüsselungsschaltung einschließen zum Wiederverschlüsseln der digitalen Daten vor Übertragung auf dem LAN, um perfekt unautorisierte digitale Kopien zu verhindern, die auftreten könnten, wenn die Digitaldaten in Klarform zu übertragen wären.Any the modules defined above that restore digital data or generate for transmission close on the LAN a transcoder for translating the original bit rate to a lower bitrate where it is needed due to network load. Similar Any module that recovers digital data can use the copy protection material encode, e.g. Video or audio programs, a C5 standard encryption circuit lock in to re-encrypt the digital data before transmission on the LAN to prevent perfectly unauthorized digital copies that could occur if the digital data were to be transmitted in clear form.

Claims (28)

Gateway-Vorrichtung, umfassend: einen Host-Computer (128), der einen Host-Bus (158) aufweist; eine oder mehrere lokale Netzwerkschnittstellen (84, 362, 364), die den Host-Computer an eines oder mehrere lokale Netzwerke (18, 20) koppeln, die Daten zwischen dem Gateway und einem oder mehreren Geräten tragen, die innerhalb von Kundenräumlichkeiten lokalisiert sind; und zwei oder mehrere externe Netzwerkschnittstellenschaltungen (182, 200, 353, 70, 180, 220, 184, 186, 158, 100, 138, 114, 147, 102, 146, 148, 126, 344, 346, 350, 352, 354, 302, 304), die an den Host-Bus gekoppelt sind, um den Host-Computer an zwei oder mehrere Netzwerke zu koppeln, die außerhalb der Kundenräumlichkeiten sind, einschließlich einer Satellitenspeisung (56) zum Empfangen zumindest von Übertragungen von komprimiertem digitalem Video und ein Hybridfaser-Koaxialkabel-Fernsehnetzwerk, hierin nachstehend HFC-Netzwerk (10), das zumindest analoge Fernsehsignale und andere digitale Daten liefert, einschließlich Stromabwärts-DOCSIS-Daten, die von einem Kopfstationsmodem zu den Kundenräumlichkeiten übertragen werden, und die Stromaufwärts-DOCSIS-Daten zu dem Kopfstationsmodem tragen, wobei die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen zumindest ein DOCSIS-kompatibles Kabelmodem (104, 70) einschließen, das an das HFC-Netzwerk gekoppelt ist zum Einstellen auf Stromabwärts-Funkfrequenzsignalen, die durch den Host-Computer spezifiziert sind, wobei die Stromabwärts-Funkfrequenzsignale, die mit DOCSIS-Digitaldaten moduliert sind, ein oder mehrere Daten und/oder Videodiens te codieren und zum Empfangen der Stromabwärts-Digitaldaten und Ausgeben der Daten an einen Routingprozess (86) zur Lieferung an ein oder mehrere Geräte, die zu dem einem oder mehreren lokalen Netzwerken gekoppelt sind, die die Stromabwärts-Digitaldaten angefordert haben, und worin das Kabelmodem strukturiert ist, um Stromaufwärts-DOCSIS-Daten zu übertragen, so dass mehrere Kabelmodems in mehreren Gateways, die an das HFC-Netzwerk gekoppelt sind, erfolgreich an ein Kopfstationsmodem übertragen können, wobei die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen eine Satelliten-Digitalvideo-Übertragungsschnittstelle zum Empfangen komprimierter digitaler Videopakete einschließen, moduliert auf Funkfrequenzsignale, und Verarbeiten der Signale in einem Demodulator (346) und einen Transportdemultiplexer (350) zum Wiederherstellen der Daten eines gewünschten Videoprogramms und einen Transcoder (352) zum Übersetzen der Bitrate des komprimierten Videos herunter auf eine niedrigere Rate, wenn es nötig ist, wegen gegenwärtiger Lastbedingungen auf einem oder mehreren der lokalen Netzwerke und einer bedingten Zugangsschaltung (186) zum Zugangsblockieren, so dass nur Videoprogramme empfangen werden können, zu denen eine Subskription existiert; wobei der Host-Computer ebenfalls programmiert ist, um einen IP-Paketisierungsprozess (158) zu implementieren, um Daten von den externen Netzwerkschnittstellenschaltungen zu empfangen und Paketisieren der Daten in IP-Pakete, wenn die Daten nicht bereits in IP-Paketformat sind, wenn sie durch den Routingprozess empfangen werden, und Liefern (300) der IP-Pakete an den Routingprozess (86), und wobei der Host-Computer ebenfalls programmiert ist mit einem Routingprozess zum Empfangen von IP-Paketen vom IP-Paketisierungsprozess oder dem Kabelmodem und Einkapseln der IP-Pakete in lokale Netzwerkpakete und Übertragen der lokalen Netzwerkpakete auf einem geeigneten lokalen Netzwerk, das an ein Gerät gekoppelt ist, zu dem die IP-Pakete adressiert sind über eine oder mehrere der lokalen Netzwerkschnittstellen und worin der Host-Computer programmiert ist, um den Routingprozess zu implementieren, um stromaufwärts lokale Netzwerkpakete zu empfangen, die IP-Pakete einkapseln von Geräten, die zu den lokalen Netzwerken gekoppelt sind, und Entfernen der lokalen Netzwerk-Paketheader und Leiten der gekapselten IP-Pakete an die geeignete Netzwerkschnittstellenschaltung zum Übertragen über ein externes Netzwerk zu einem Gerät oder Prozess, das die IP-Adresse von jeder IP-Paket-Zieladresse hat, und um IP-Pakete zu empfangen von dem IP-Paketisierungsprozess und Leiten dieser zu den geeigneten Geräten, die an ein lokales Netzwerk gekoppelt sind, zu dem die IP-Pakete adressiert sind, durch Einkapseln der IP-Pakete in geeignete lokale Netzwerkpakete, und Liefern der lokalen Netzwerkpakete zu der geeigneten lokalen Netzwerkschnittstelle (362, 364) zum Treiben auf das geeignete lokale Netzwerk, und ein Management- und Steuerprozess zum Empfangen von Anforderungen für Daten von den Geräten, die zu den lokalen Netzwerken gekoppelt sind, und Senden von digitalen Steuerdaten zu den externen Netzwerkschnittstellenschaltungen, um diese zu steuern, um die Daten zu erhalten.A gateway device comprising: a host computer ( 128 ), which hosts a host bus ( 158 ) having; one or more local network interfaces ( 84 . 362 . 364 ), which connects the host computer to one or more local area networks ( 18 . 20 ), which carry data between the gateway and one or more devices located within customer premises; and two or more external network interface circuits ( 182 . 200 . 353 . 70 . 180 . 220 . 184 . 186 . 158 . 100 . 138 . 114 . 147 . 102 . 146 . 148 . 126 . 344 . 346 . 350 . 352 . 354 . 302 . 304 ) coupled to the host bus to couple the host computer to two or more networks outside the customer premises, including a satellite feed ( 56 ) for receiving at least transmissions of compressed digital video and a hybrid fiber coaxial cable television network, hereinafter HFC network ( 10 ) providing at least analog television signals and other digital data, including downstream DOCSIS data transmitted from a headend modem to the customer premises, carrying the upstream DOCSIS data to the headend modem, the two or more external network interface circuits at least one DOCSIS compatible cable modem ( 104 . 70 ) coupled to the HFC network for adjusting to downstream radio frequency signals specified by the host computer, wherein the downstream radio frequency signals modulated with DOCSIS digital data encode one or more data and / or video services and receive the downstream digital data and output the data Data to a routing process ( 86 ) for delivery to one or more devices coupled to the one or more local area networks that have requested the downstream digital data, and wherein the cable modem is structured to transmit upstream DOCSIS data such that multiple cable modems exist in multiple Gateways that are coupled to the HFC network can successfully transmit to a headend modem, the two or more external network interface circuits including a satellite digital video transmission interface for receiving compressed digital video packets modulated onto radio frequency signals, and processing the signals in a demodulator ( 346 ) and a transport demultiplexer ( 350 ) for restoring the data of a desired video program and a transcoder ( 352 ) for translating the bit rate of the compressed video down to a lower rate, if necessary, due to current load conditions on one or more of the local area networks and a conditional access circuit ( 186 ) for access blocking, so that only video programs to which a subscription exists can be received; wherein the host computer is also programmed to perform an IP packetization process ( 158 ) in order to receive data from the external network interface circuits and packetize the data into IP packets if the data is not already in IP packet format when received by the routing process and deliver ( 300 ) of the IP packets to the routing process ( 86 ), and wherein the host computer is also programmed with a routing process for receiving IP packets from the IP packetization process or the cable modem and encapsulating the IP packets in local network packets and transmitting the local network packets on an appropriate local network connected to Device to which the IP packets are addressed via one or more of the local network interfaces and wherein the host computer is programmed to implement the routing process to upstream to receive local network packets that encapsulate IP packets from devices that to the local area networks, and removing the local packet packet headers and routing the encapsulated IP packets to the appropriate network interface circuit for transmission over an external network to a device or process having the IP address of each IP packet destination address , and to receive IP packets from the IP packetization process and direct them to de n suitable devices coupled to a local area network to which the IP packets are addressed, by encapsulating the IP packets in appropriate local network packets, and delivering the local network packets to the appropriate local network interface ( 362 . 364 ) for driving to the appropriate local area network, and a management and control process for receiving requests for data from the devices coupled to the local area networks and sending digital control data to the external network interface circuits to control them To receive data. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen eine direkte Satellitenübertragungsschnittstelle (344, 346, 350, 352, 354) einschließen, um die Gateway-Vorrichtung an eine Satellitenschüssel anzuschließen, bei der komprimiertes digitales Video empfangen wird, moduliert auf eine Funkfrequenz, die von einem Satelliten übertragen wird.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network interface circuits comprise a direct satellite transmission interface ( 344 . 346 . 350 . 352 . 354 ) to connect the gateway device to a satellite dish in which compressed digital video is received, modulated to a radio frequency transmitted from a satellite. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen ein analoges CATV-Schnittstellenmittel (100, 130, 138, 114, 147) einschließen, angepasst, um Steuersignale von dem Host-Computer zu empfangen, um das analoge CATV-Schnittstellenmittel zu steuern, zum Einstellen eines spezifischen Funkfrequenzkanals, moduliert mit analogen CATV-Übertragungssignalen, Übertragen stromabwärts auf dem HFC-Netzwerk und Digitalisieren (130) des analogen Videosignals und Demodulieren (138) des digitalisierten Videosignals zur Ausgabe digitaler Daten, die konventionelle NTSC-, PAL- oder SECAM-Format-Videosignale darstellen, und Decodieren (114) der NTSC-, PAL- oder SECAM-Format-Videosignale in YUV-Format-Signale, die für Komprimierung geeignet sind, Komprimieren (147) der YUV-Format-Signale zu einer Datenrate, die übertragen werden kann auf einem oder mehreren der lokalen Netzwerke, die gekoppelt sind zu einem Gerät, wo das CATV-Signal zu betrachten ist, Paketisieren (158) der komprimierten Videodaten in ein Paket, das für die Übertragung über das lokalen Netzwerk geeignet ist, und adressiert zu dem Gerät, wo das CATV-Signal zu betrachten sein wird, und Bereitstellen der Pakete an den Routingprozess (86) zum Leiten an das Gerät, wo das CATV-Signal zu betrachten sein wird.A gateway device according to claim 1 or 2, wherein the two or more external network interface circuits comprise an analog CATV interface means ( 100 . 130 . 138 . 114 . 147 adapted to receive control signals from the host computer to control the analog CATV interface means, set a specific radio frequency channel modulated with analog CATV transmission signals, transmit downstream on the HFC network, and digitize ( 130 ) of the analog video signal and demodulating ( 138 ) of the digitized video signal for outputting digital data representing conventional NTSC, PAL or SECAM format video signals, and decoding ( 114 ) compresses the NTSC, PAL or SECAM format video signals into YUV format signals suitable for compression ( 147 ) of the YUV format signals at a data rate that may be transmitted on one or more of the local area networks coupled to a device where the CATV signal is to be viewed, packetizing ( 158 ) of the compressed video data into a packet suitable for transmission over the local area network and addressed to the device where the CATV signal is to be viewed and providing the packets to the routing process ( 86 ) for routing to the device where the CATV signal will be viewed. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Management- und Steuerprozess strukturiert ist, um den Host-Computer zu steuern, um lokale Netzwerkpakete zu empfangen von einem oder mehreren Geräten, die an die lokalen Netzwerke gekoppelt sind, welche Anforderungen beinhalten zum Herunterladen spezifischer Daten oder Netzseiten bei uniformen Ressourcenlokator-Adressen, die in dem Paket identifiziert sind, oder die eine Anforderung enthalten, um regelmäßig geplante Videoübertragungen zu empfangen und zu verbreiten, die über das HFC-Netzwerk, einen Satelliten-Downlink oder eine terrestrische Übertragung übertragen werden, oder ein Video-auf-Anforderungs-Programm anzufordern, das über das HFC-Netzwerk oder den Satelliten-Downlink oder über eine digitale Teilnehmeranschlussleitung zu liefern ist, und Erzeugen und Senden geeigneter Steuerdaten an die eine geeignete der externen Netzwerkschnittstellenschaltungen, um zu bewirken, dass die angeforderten Daten oder Webseite oder Videoübertragung oder Video-auf-Anforderungs-Programm angefordert und empfangen werden.The gateway device of one of claims 1 to 3, wherein the management and control process is structured to control the host computer to receive local network packets from one or more devices coupled to the local area networks that include requests for downloading specific data or net pages at uniform resource locator addresses identified in the packet, or containing a request to periodically schedule Vi receive and distribute transmissions transmitted over the HFC network, a satellite downlink or a terrestrial transmission, or to request a video-on-demand program transmitted via the HFC network or the satellite downlink or via a digital subscriber line, and generating and sending appropriate control data to the appropriate one of the external network interface circuits to cause the requested data or web page or video transmission or video-on-demand program to be requested and received. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen ein digitales Teilnehmeranschlussleitungsmodem (182) umfassen.A gateway device according to any one of claims 1 to 4, wherein the two or more external network interface circuits comprise a digital subscriber line modem ( 182 ). Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen ein konventionelles POTS-Leitungsfax und/oder Datenmodem (280) umfassen.A gateway device according to any one of claims 1 to 5, wherein the two or more external network interface circuits comprise a conventional POTS line fax and / or data modem ( 280 ). Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen umfassen eine Internet-Pakettelefonieschaltung (353) zum Verbinden des Gateways zu dem einfachen alten Telefondienst und/oder digitalen Teilnehmeranschlussleitungen von einer öffentlichen Telefonnetzwerkzentrale, und eine der externen Netzwerkschnittstellenschaltungen umfasst ein digitales Video-auf-Anforderungs-Schnittstellenmittel (102, 146, 148, 126, 86, 128, 158, 70, 94, 90), das gekoppelt ist an das HFC-Netzwerk und den Management- und Steuerprozess und an zumindest eine lokale Netzwerkschnittstelle, das Video-auf-Anforderungs-Schnittstellenmittel ist angepasst zum Empfangen von Stromaufwärts-Video-auf-Anforderung, hierin nachstehend VOD, Anforderungen und Verwendung des Kabelmodems, um die Video-auf-Anforderungs-Anforderungen zu übertragen über das HFC-Netzwerk stromaufwärts zu dem geeigneten Server, der die angeforderten Daten liefern kann, und weiter angepasst zum Steuern eines VOD-Tuner (102) zum Einstellen auf den geeigneten VOD-Funkfrequenzkanal auf dem HFC-Netzwerk, auf dem die angeforderten VOD-Daten ankommen werden, und weiter angepasst zum Demodulieren (146) der empfangenen Symbole, die die VOD-Daten codieren, und Demultiplexen (148) der VOD-Daten in Videodaten, Audiodaten und jegliche zugehörige Hilfsda ten im Transportstrom, und weiter angepasst zum Entschlüsseln (126) der Daten, die durch die Demultiplexschaltung (148) ausgegeben werden, und weiter angepasst zum Einkapseln der Video-, Audio- und Hilfsdaten in IP-Pakete, adressiert an das Gerät, das die Daten angefordert hat, und Leiten der IP-Pakete an das geeignete lokale Netzwerk und Übertragen der IP-Pakete an das geeignete lokale Netzwerk zu dem Gerät, das die VOD-Daten angefordert hat.A gateway device according to any one of claims 1 to 6, wherein the two or more external network interface circuits comprise an Internet packet telephony circuit ( 353 ) for connecting the gateway to the plain old telephone service and / or digital subscriber lines from a public telephone network central office, and one of the external network interface circuits comprises a digital video on demand interface means ( 102 . 146 . 148 . 126 . 86 . 128 . 158 . 70 . 94 . 90 ) coupled to the HFC network and the management and control process and to at least one local network interface, the video-on-demand interface means is adapted to receive upstream video on demand, hereinafter VOD, requests and Use the cable modem to transmit the video-on-demand requests over the HFC network upstream to the appropriate server that can provide the requested data and further adapted to control a VOD tuner ( 102 ) for tuning to the appropriate VOD radio frequency channel on the HFC network where the requested VOD data will arrive, and further adapted for demodulating ( 146 ) of the received symbols encoding the VOD data and demultiplexing ( 148 ) of the VOD data in video data, audio data and any associated auxiliary data in the transport stream, and further adapted for decryption ( 126 ) of the data generated by the demultiplexing circuit ( 148 ), and further adapted to encapsulate the video, audio and auxiliary data in IP packets addressed to the device that requested the data, and direct the IP packets to the appropriate local area network and transmit the IP packets to the appropriate local area network to the device that requested the VOD data. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen eine private Vermittlungsstelle umfassen, hierin nachstehend PBX, Telefonieschaltung zum Verbinden des Gateways zu einem oder mehreren einfachen alten Telefondiensten, hierin nachstehend POTS, Telefonleitungen, die innerhalb oder außerhalb der Kundenräumlichkeiten sind und/oder ein oder mehrere digitale Teilnehmeranschlussleitungen, hierin nachstehend DSL, Telefonleitungen von einer öffentlichen Netzwerktelefonzentrale, wobei die PBX-Telefonieschaltung einen Schalter einschließt, der gesteuert wird durch eine Mehrzahl von Prozessen, die den Host-Computer steuern, um PBX-Telefoniefunktionen zu implementieren für Leitungsgeräte, wie z.B. Telefone, die gekoppelt sind an die eine oder mehrere POTS- oder DSL-Leitungen oder das lokale Netzwerk, wobei die Prozesse einen PBX-Anwendungsprozess einschließen, eine oder mehrere Prozesse implementieren eine TAPI-dynamisch verknüpfte Bibliothek und einen PBX-Kartentreiberprozess.Gateway device according to one of claims 1 to 7, wherein the two or more external network interface circuits a private exchange, hereinafter referred to as PBX, Telephony circuit for connecting the gateway to one or more simple old telephone services, hereinafter POTS, telephone lines, the inside or outside the customer premises are and / or one or more digital subscriber lines, hereinafter DSL, telephone lines from a public A network telephone center, wherein the PBX telephony circuit includes a switch that is controlled by a plurality of processes that control the host computer, PBX telephony features to implement for Line appliances, such as. Phones that are linked to the one or more POTS or DSL lines or the local network, where the processes are a PBX application process lock in, One or more processes implement a TAPI dynamically linked library and a PBX card driver process. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen ein digitales VOD-Datensatelliten-Schnittstellenmittel (180, 220, 184, 186) umfassen, angepasst zum Empfangen und Leiten von digitalen Daten, Verschlüsseln angeforderter VOD-Programmdaten durch Einstellen (180) auf einen Funkfrequenz-Downlink-Kanal, angegeben durch den Host-Computer, Demodu lieren (220) der empfangenen RF-Signale, um die empfangenen Konstellationspunkte wieder herzustellen, und weiter angepasst zum Demultiplexen (184) der Video-, Audio- und zugehörigen Daten des VOD-Transportstroms, und falls notwendig Entschlüsseln (186) der Daten; und der IP-Paketisierungsprozess steuert den Host-Computer, die IP-Pakete (158) wieder zusammenzusetzen, wenn IP-Pakete aufgetrennt wurden für die Übertragung oder die wiedergewonnenen Daten in IP-Pakete zu Paketisieren, wenn die Daten bei der Übertragung nicht in IP-Paketen waren, und Liefern der IP-Pakete an den Routingprozess (86) zum Leiten und Übertragen auf dem geeigneten lokalen Netzwerk an das Gerät, das das VOD-Programm angefordert hat.The gateway device of any one of claims 1 to 8, wherein the two or more external network interface circuits comprise digital VOD data satellite interface means ( 180 . 220 . 184 . 186 ), adapted for receiving and routing digital data, encrypting requested VOD program data by setting ( 180 ) on a radio frequency downlink channel, indicated by the host computer, demodulate ( 220 ) of the received RF signals to restore the received constellation points and further adapted for demultiplexing ( 184 ) of the video, audio and associated data of the VOD transport stream, and decrypt if necessary ( 186 ) of the data; and the IP packetization process controls the host computer that has IP packets ( 158 ), if IP packets have been split for transmission or packetized the recovered data into IP packets if the data was not in IP packets during transmission and delivering the IP packets to the routing process (FIG. 86 ) for routing and transmitting on the appropriate local network to the device that requested the VOD program. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Kabelmodem seinen Stromaufwärts-Symboltakt erzeugt von einem Mastersymboltakt, der stromabwärts übertragen wird über das HFC-Netzwerk von einem Kopfstationsmodem, wobei der Stromaufwärts-Symboltakt erzeugt wird mit einer Rate, die schnell genug ist für synchrone Code-Teilungsmultiplex-Übertragung, und die M/N mal die Stromabwärts-Symboltaktrate ist, wo M und N ganze Zahlen sind; und das Kabelmodem schließt Mittel ein, die angepasst sind zum Erkennen und Ausschneiden von Schmalbandrauschen in Stromabwärts-Daten, die über das HFC-Netzwerk übertragen werden; und das Kabelmodem schließt Mittel ein, die angepasst sind, zweidimensionales Verschachteln von Stromaufwärts-Daten durchzuführen, sowohl entlang der Zeit- als auch der Spreizcodeachse, um verbesserte Burst-Rausch-Immunität von Stromaufwärts-Datenübertragungen bereitzustellen; und das Kabelmodem schließt Mittel ein, die angepasst sind, um gemixte Modi von Stromaufwärts-Übertragung in zumindest zwei unterschiedlichen logischen Kanälen, übertragen mit überlappender Bandbreite in dem gleichen Frequenzband, zu erlauben.The gateway device of claim 1, wherein the cable modem generates its upstream symbol clock from a master symbol clock transmitted downstream via the HFC network from a headend modem, wherein the upstream symbol clock is generated at a rate fast enough for synchronous code Division multiplex transmission, and the M / N times the downstream is the symbol clock rate, where M and N are integers; and the cable modem includes means adapted to detect and cut out narrowband noise in downstream data transmitted over the HFC network; and the cable modem includes means adapted to perform two-dimensional interleaving of upstream data along both the time and spreading code axes to provide enhanced burst-to-noise immunity from upstream data transmissions; and the cable modem includes means adapted to allow mixed modes of upstream transmission in at least two different logical channels transmitted with overlapping bandwidth in the same frequency band. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (180, 220, 184, 186) umfassen zum Anschließen des Gateways an das HFC-Netzwerk, wobei der Empfänger in der Lage ist digitalisierte, komprimierte Video-auf-Anforderungs-Programmdaten in einem MPEG-Transportstrom zu empfangen und zu demodulieren und wiederherzustellen, moduliert auf einen Stromabwärts-Träger, angefordert durch ein Gerät, das an das lokale Netzwerk gekoppelt ist, und Demultiplexen der Audio- und Videokomponenten und Übertragen der wiederhergestellten Daten an den IP-Paketisierungsprozess zum Paketisieren in IP-Pakete oder zum Wiederzusammensetzen von IP-Paketen, falls notwendig, und Übertragen an den Routingprozess zum Leiten an das Gerät, das das VOD-Programm angefordert hat, über die geeignete lokale Netzwerkschnittstelle, die an das geeignete lokale Netzwerk gekoppelt ist, das an das Gerät gekoppelt ist, das das VOD-Programm angefordert hat.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network interface circuits comprise a receiver ( 180 . 220 . 184 . 186 ) for connecting the gateway to the HFC network, the receiver being capable of receiving and demodulating and restoring digitized compressed video-on-demand program data in an MPEG transport stream, modulated on a downstream carrier by a device coupled to the local area network and demultiplexing the audio and video components and transmitting the recovered data to the IP packetizing process for packetizing into IP packets or reassembling IP packets if necessary, and transmitting to the Routing process for routing to the device that requested the VOD program through the appropriate local network interface coupled to the appropriate local network coupled to the device that requested the VOD program. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Receiver umfassen zum Anschließen des Gateways and das HFC-Netzwerk, wobei der Receiver (100, 130, 138, 114, 147) in der Lage ist, analoge Videoübertragungen auf dem HFC zu empfangen, die durch ein Gerät angefordert sind, das an das lokale Netzwerk gekoppelt ist, und Digitalisieren und Demodulieren (138) der analoge Videoübertragungen und dann Codieren (114) der resultierenden Daten in ein Format, in dem sie komprimiert werden können, und dann Komprimieren (147) der Daten und Übertragen dieser über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess (158); und die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen umfassen ein digitales VOD-Datensatelliten-Schnittstellenmittel (180, 220, 184, 186), das angepasst ist zum Empfangen und Leiten der digitalen Daten, die die angeforderten VOD-Programmdaten codieren durch Einstellen (180) auf einen Funkfrequenz-Downlinkkanal, der durch den Host-Computer spezifiziert ist, Demodulieren (220) des empfangenen RF-Signals, um die empfangenen Konstellationspunkte wieder herzustellen, und weiter angepasst zum Demultiplexen (184) der Video-, Audio- und zugehörigen Daten des VOD-Transportstroms, und Entschlüsseln (186) der Daten, falls notwendig; und der IP-Paketisierungsprozess steuert den Host-Computer, um die IP-Pakete (158) wieder zusammenzusetzen, wenn IP-Pakete aufgetrennt werden für Übertragung oder die wieder gewonnenen Daten in IP-Pakete zu paketisieren, wenn die Daten bei der Übertragung nicht in IP-Paketen waren, und Liefern der IP-Pakete an den Routingprozess (86) zum Leiten und Übertragen an das geeignete lokale Netzwerk zu dem Gerät, das das VOD-Programm angefordert hat.Gateway device according to one of claims 1 to 11, wherein the two or more external network interface circuits comprise a receiver for connecting the gateway to the HFC network, wherein the receiver ( 100 . 130 . 138 . 114 . 147 ) is capable of receiving analog video transmissions on the HFC requested by a device coupled to the local area network, and digitizing and demodulating ( 138 ) of analog video transmissions and then encoding ( 114 ) of the resulting data into a format in which they can be compressed and then compressed ( 147 ) of the data and transmitting it via the host bus to the IP packetization process ( 158 ); and the two or more external network interface circuits comprise digital VOD data satellite interface means ( 180 . 220 . 184 . 186 ) adapted to receive and route the digital data encoding the requested VOD program data by setting ( 180 ) on a radio frequency downlink channel specified by the host computer, demodulating ( 220 ) of the received RF signal to restore the received constellation points, and further adapted for demultiplexing ( 184 ) of the video, audio and associated data of the VOD transport stream, and decrypting ( 186 ) of the data, if necessary; and the IP packetizing process controls the host computer to send the IP packets ( 158 ) when IP packets are split for transmission or packetizing the retrieved data into IP packets when the data was not in IP packets during transmission and delivering the IP packets to the routing process (FIG. 86 ) for routing and transmitting to the appropriate local area network to the device that requested the VOD program. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (344, 346, 350, 352, 354) umfassen zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel und Empfangen komprimierter digitaler Daten, die ein regelmäßig geplantes Fernsehprogramm codieren, moduliert auf einen Downlinkträger, dessen Kanalnummer angefordert ist durch ein Gerät, das gekoppelt ist an eines der einen oder mehreren lokalen Netzwerke, und Demodulieren und Wiederherstellen der digitalen Daten und Demultiplexen (350) der Audio- und Videodaten davon und Übertragen der wieder hergestellten digitalen Daten über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess und an den Routingprozess zur Verbreitung auf dem geeigneten lokalen Netzwerk, das an das Gerät gekoppelt ist, das die Kanalnummer angefordert hat.Gateway device according to one of claims 1 to 11, wherein the two or more external network interface circuits comprise a receiver ( 344 . 346 . 350 . 352 . 354 ) for connecting the gateway to a satellite dish and receiving compressed digital data encoding a regularly scheduled television program, modulated onto a downlink carrier whose channel number is requested by a device coupled to one of the one or more local area networks, and demodulating and Restore the digital data and demultiplex ( 350 ) of the audio and video data thereof, and transmitting the restored digital data via the host bus to the IP packetization process and to the routing process for distribution on the appropriate local network coupled to the device that requested the channel number. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Kabelmodem DOCSIS-kompatibel ist und die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (102, 146, 148, 126) umfassen zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel und Empfangen komprimierter digitaler Daten, die ein Video-auf- Anforderungs-Fernnsehprogrammn codieren, das auf einen Downlinkträger moduliert ist, worin das Programm angefordert wurde durch ein Gerät, das an eines oder mehrere der lokalen Netzwerke gekoppelt ist, und Demodulieren und Widerherstellen der digitalen Daten des angeforderten Video-auf-Anforderungs-Programms und Demultiplexen der Audio- und Videodaten davon und Übertragen der wiederhergestellten digitalen Daten über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess und von dort an den Routingprozess zum Leiten zu dem Gerät, das das Video-auf-Anforderungs-Programm angefordert hat, über das geeignete von den lokalen Netzwerkschnittstellen und den lokalen Netzwerken.The gateway device of any one of claims 1 to 10, wherein the cable modem is DOCSIS compliant and the two or more external network interface circuits comprise a receiver ( 102 . 146 . 148 . 126 ) for connecting the gateway to a satellite dish and receiving compressed digital data encoding a video-on-demand television program modulated on a downlink carrier, wherein the program was requested by a device connected to one or more of the local area networks and demodulating and recovering the digital data of the requested video-on-demand program and demultiplexing the audio and video data thereof and transmitting the recovered digital data via the host bus to the IP packetization process and thence to the routing process for Route to the device that has requested the video-on-demand program through the appropriate one of the local network interfaces and the local area networks. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (314, 316, 320, 324, 326) umfassen zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel und Empfangen von einem Gerät, das verbunden ist zu einem oder mehreren der lokalen Netzwerke, einer Anforderung zum Empfangen eines bestimmten Kanals, der ein analoges regelmäßig geplantes Fernsehprogramm aufweist, das moduliert ist auf einen Downlinkträger und Steuern eines Tuners (314) zum Einstellen des angeforderten Kanals zum Ausfiltern im Wesentlichen aller anderen Signale als den angeforderten analogen regelmäßig geplanten Fernsehprogrammsignalen, und Demodulieren (320) und Digitalisieren (316) der Fernsehsignale und Codieren (324) der digitalen Daten in ein Format, das komprimiert werden kann, und Komprimieren (326) der digitalen Daten und Übertragen der komprimieren digitalen Daten über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess und an den Routingprozess zum Leiten über die geeignete lokale Netzwerkschnittstelle und das geeignete lokale Netzwerk zu dem Gerät, das den Kanal angefordert hat, der analoge regelmäßig geplante Fernsehprogramme aufweist.Gateway device according to one of claims 1 to 14, wherein the two or more external Network interface circuits a receiver ( 314 . 316 . 320 . 324 . 326 ) for connecting the gateway to a satellite dish and receiving from a device connected to one or more of the local area networks a request to receive a particular channel having an analog scheduled television program modulated onto a downlink carrier and control a tuner ( 314 ) for setting the requested channel to filter out substantially all signals other than the requested analog regularly scheduled television program signals, and demodulating ( 320 ) and digitizing ( 316 ) of the television signals and coding ( 324 ) of the digital data into a format that can be compressed and compressed ( 326 ) of the digital data and transmitting the compressed digital data over the host bus to the IP packetization process and to the routing process for routing through the appropriate local network interface and the appropriate local network to the device that requested the channel, the analog scheduled one Television programs. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (302, 304) umfassen zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel und Empfangen digitaler Daten, die eine Webseite oder andere Informationen aus dem Internet codieren und in Internet-Protokollpakete eingekapselt sind, die angefordert werden durch ein Gerät, das an ein oder mehrere der lokalen Netzwerke gekoppelt ist, wobei die digitalen Daten moduliert wurden auf eine Downlinkträger, der von einem Satellit an die Satellitenschüssel übertragen wurde, und Demodulieren (304) und Wiederherstellen der Internet-Protokollpakete und Übertragen dieser über den Host-Bus an den Routingprozess (86) zum Leiten an das Gerät, das die Daten angefordert hat, über die geeignete lokale Netzwerkschnittstelle und das geeignete lokale Netzwerk.Gateway device according to one of claims 1 to 15, wherein the two or more external network interface circuits comprise a receiver ( 302 . 304 ) for connecting the gateway to a satellite dish and receiving digital data that encodes a web page or other information from the Internet and encapsulated in internet protocol packets requested by a device coupled to one or more of the local area networks, the digital data being modulated onto a downlink carrier transmitted from a satellite to the satellite dish and demodulating ( 304 ) and restoring the Internet protocol packets and transmitting them over the host bus to the routing process ( 86 ) for routing to the device that requested the data via the appropriate local network interface and the appropriate local network. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen einen Empfänger (332, 334, 336, 340, 342) umfassen zum Anschließen des Gateways an eine konventionelle terrestrische Fernsehübertragungsantenne und Empfangen eines regelmäßig geplanten Fernsehprogrammsignals, das durch ein Gerät angefordert wurde, das an das lokale Netzwerk gekoppelt ist, und moduliert auf einen terrestrischen Übertragungsträger und Demodulieren des Signals, Digitalisieren des Signals, und Codieren der digitalen Daten in ein Format, das komprimiert werden kann, und Komprimieren der digitalen Daten und Übertragen der komprimierten digitalen Daten über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess.A gateway device according to any one of claims 1 to 16, wherein the two or more external network interface circuits comprise a receiver ( 332 . 334 . 336 . 340 . 342 ) for connecting the gateway to a conventional terrestrial television transmission antenna and receiving a regularly scheduled television program signal requested by a device coupled to the local area network and modulated onto a terrestrial transmission carrier and demodulating the signal, digitizing the signal, and encoding the digital data into a format that can be compressed and compressing the digital data and transmitting the compressed digital data over the host bus to the IP packetization process. Gateway-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin alle oder zumindest einige der externen Netzwerkschnittstellenschaltungen strukturiert sind als Erweiterungsmodule, die gekoppelt sind an den Host-Computer über Erweitungsschächte, um so entfernbar zu sein, so dass nur die gewünschten externen Netzwerkschnittstellenschaltungen in dem Gateway zugegen sein müssen.Gateway device according to one of claims 1 to 17, which structures all or at least some of the external network interface circuits are called expansion modules, which are coupled to the host computer via expansion bays be so removable so that only the desired external network interface circuits must be present in the gateway. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 18, worin die eine oder mehreren lokalen Netzwerkschnittstellenschaltungen Ethernet-lokale Netzwerkschnittstellenkarten (362, 364) sind und die Vorrichtung weiter umfasst ein Transcodiermittel, das angepasst ist zum Konvertieren der original Bitrate der einkommenden Daten in eine andere Bitrate, wo es notwendig ist, um Verkehrslast auf dem einen oder mehreren lokalen Netzwerken zu managen; und der Routingprozess (86) steuert den Host-Computer (128), Internet-Protokoll-formatierte Pakete zu empfangen, entweder von dem IP-Paktisierungsprozess (158) oder direkt von einer externen Netzwerkschnittstellenschaltung (70) und mit der Netzwerkschnittstelle Nachsehen der Ethernet-Adresse des Gerätes, das an das lokale Netzwerk gekoppelt ist, die der Zieladresse der Internet-Protokollpakete entspricht, und Vornehmen all der Protokollkonversionen, die notwendig sind, um jedes der Internet-Protokollpakete einzukapseln in ein oder mehrere Ethernetlokale Netzwerkpakete, die adressiert sind an ein Gerät, das die Daten in den Internet-Protokollpaketen angefordert hat, und Übermitteln derselben über das geeignete lokale Netzwerk (18, 20) an das Gerät, das die Daten angefordert hat.The gateway device of claim 1 or 18, wherein the one or more local network interface circuits comprise Ethernet local area network interface cards ( 362 . 364 and the apparatus further comprises transcoding means adapted to convert the original bit rate of the incoming data to another bit rate where it is necessary to manage traffic load on the one or more local area networks; and the routing process ( 86 ) controls the host computer ( 128 ) To receive Internet Protocol formatted packets, either from the IP Paging process ( 158 ) or directly from an external network interface circuit ( 70 ) and with the network interface look up the device's Ethernet address coupled to the local network corresponding to the destination address of the internet protocol packets, and make all the protocol conversions necessary to encapsulate each of the internet protocol packets into or Multiple Ethernet local network packets that are addressed to a device that has requested the data in the Internet Protocol packets and transmit it through the appropriate local area network ( 18 . 20 ) to the device that requested the data. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 19, worin die lokalen Netzwerkschnittstellen eine oder mehrere Ethernet-Netzwerkschnittstellenkarten (362, 364) sind, die das Gateway an eine entsprechende Zahl von Ethernet-Netzwerken (18, 20) anschließen; und der Host-Bus ist ein hochkapazitiver, gemultiplexter H.100-kompatibler Bus, und der Management- und Steuerprozess ist strukturiert zum Steuern des Host-Computers, Ethernet-Pakete zu empfangen, von Geräten, die an die lokalen Netzwerke gekoppelt sind, die Anforderungen beinhalten spezifische Webseiten herunter zu laden, bei URLs, die in den Paketen identifiziert sind, oder regelmäßig ge plante Videoübertragungen über ein CATV-Hybrid-Faserkoaxialkabelsystem, einen Satelliten-Downlink oder eine terrestrische Übertragung, oder eine Teilnehmeranschlussleitung zu empfangen und zu verteilen, oder Empfang und Verteilung anzufordern von einem Video-auf-Anforderungs-Programm, das zu liefern ist über das CATV-Hybrid-Faserkoaxialkabelsystem oder den Satelliten-Downlink oder über eine digitale Teilnehmeranschlussleitung, und Erzeugen und Senden geeigneter Steuerdaten an die geeignete der externen Netzwerkschnittstellenschaltungen, um zu veranlassen, dass die angeforderten Daten oder Videoübertragung oder Video-auf-Anforderungsprogramn, hierin nachstehend bezeichnet als Inhalt, empfangen und verteilt werden an das Gerät oder die Geräte, die den Inhalt angefordert haben.The gateway device of claim 19, wherein the local network interfaces comprise one or more Ethernet network interface cards ( 362 . 364 ), which connect the gateway to a corresponding number of Ethernet networks ( 18 . 20 ) connect; and the host bus is a high-capacity, multiplexed H.100-compatible bus, and the management and control process is structured to control the host computer to receive Ethernet packets from devices coupled to the local area networks Requirements include downloading specific web pages, receiving URLs included in the packets, or routinely receiving and distributing video transmissions over a CATV hybrid fiber coaxial cable system, a satellite downlink or terrestrial transmission, or a subscriber line, or Request reception and distribution from a video-on-demand program to be delivered via the CATV hybrid fiber coaxial cable system or the satellite downlink or via a digital subscriber line, and generating and sending appropriate control data to the appropriate one of the external network interface circuits to cause the requested data or Vi broadcast or video-on-demand programs, hereinafter referred to as content, are received and distributed to the device or devices that requested the content. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die eine oder mehreren externen Netzwerkschnittstellenschaltungen umfassen: ein modulares digitales Teilnehmerleitungsmodemmittel (182), das an den Host-Computer gekoppelt ist über eine Erweitungsschachtverbindung an den Host-Bus (156) zum Anschließen des Gateways an eine Teilneheranschlussleitung; und ein Direktübertragungssatellitenempfängermodul (344), wie ein DirecTV-Empfänger, der gekoppelt ist an den Host-Bus durch eine Erweiterungsschachtverbindung, und fungiert zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel.The gateway device of claim 1, wherein the one or more external network interface circuits comprise: a modular digital subscriber line modem means ( 182 ), which is coupled to the host computer via an expansion bay connection to the host bus ( 156 ) for connecting the gateway to a Teilneheranschlussleitung; and a remote satellite receiver module ( 344 ), such as a DirecTV receiver coupled to the host bus through an extension bay connection, and acts to connect the gateway to a satellite dish. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen weiter umfassen ein konventionelles POTS-Leitungsfax und/oder Datenmodem-Erweiterungsmodul, gekoppelt an den Host-Computer über einen Erweiterungsschacht, zum Anschließen des Gateways an eine konventionelle POTS-Telefonleitung an die Zentrale des öffentlichen Telefonnetzwerks.Gateway device according to claim 1, wherein the two or more external network interface circuits a conventional POTS line fax and / or data modem extension module, coupled to the host computer via a Expansion slot to connect the gateway to a conventional one POTS telephone line to the central office of the public telephone network. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen weiter umfassen ein Internet-Paket-Telefonmodul (372), das gekoppelt ist an den Host-Computer über einen Erweiterungsschacht zum Anschließen des Gateways an den einfachen alten Telefondienst und/oder Teilnehmerleitungs-Telefonleitungen von einer öffentlichen Telefonnetzwerkzentrale.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network interface circuits further comprise an Internet packet telephone module ( 372 ) coupled to the host computer via an expansion slot for connecting the gateway to the plain old telephone service and / or subscriber line telephone lines from a public telephone network central office. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Kabelmodem ein DOCSIS-kompatibles modulares Kabelmodem (386) ist, das gekoppelt ist an den Host-Bus des Host-Computers über einen Erweiterungsschacht.The gateway device of claim 1, wherein the cable modem is a DOCSIS compatible modular cable modem ( 386 ) which is coupled to the host bus of the host computer via an expansion slot. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen umfassen modulare VOD-Mittel (378, 380, 386, 388, 392, 70, 94, 90, 98), die gekoppelt sind an den Host-Bus durch einen Erweiterungsschacht, und angepasst zum Anschließen des Gateways an das HFC-Netzwerk, eine DSL-Leitung oder POTS-Telefonleitung zum Anfordern einer oder mehrerer spezifizierter Video-auf-Anforderungs-Programme über eine Stromaufwärts-Nachricht und angepasst zum Empfangen und Demodulieren der wiederhergestellten digitalisierten, komprimierten Daten, die das eine oder die mehreren angeforderten Video-auf-Anforderungs-Programme codieren, wobei die Daten moduliert sind auf einen Stromabwärts-Träger, der übertragen wird auf einer DSL-Leitung (58) oder dem HFC-Netzwerk (10) oder einem Satelliten-Downlink und angefordert durch ein oder mehrere Geräte, die an ein oder mehrere der lokalen Netzwerke gekoppelt sind, und die modularen VOD-Mittel sind ebenfalls angepasst zum Demultiplexen der Audio- und Videokomponenten und jegliche Hilfsdaten des einen oder der mehreren angeforderten Video-auf-Anforderungs-Programme und Übertragen der wiederhergestellten Daten an den IP-Paketisierungsprozess zum Paketisieren in IP-Pakete, wenn die Daten nicht bereits in IP-Pakete eingekapselt sind, und von dort an den Routingprozess zum Einkapseln in geeignete lokale Netzwerkpakete und Leiten zu dem einen oder den mehreren Geräten, die die Video-auf-Anforderungs-Programme angefordert haben.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network interface circuits comprise modular VOD means ( 378 . 380 . 386 . 388 . 392 . 70 . 94 . 90 . 98 ) coupled to the host bus through an expansion bay and adapted to connect the gateway to the HFC network, a DSL line or POTS telephone line for requesting one or more specified video-on-demand programs upstream Message and adapted to receive and demodulate the recovered digitized compressed data that encodes the one or more requested video-on-demand programs, the data being modulated onto a downstream carrier transmitted on a DSL line ( 58 ) or the HFC network ( 10 ) or a satellite downlink and requested by one or more devices coupled to one or more of the local area networks, and the modular VOD means are also adapted to demultiplex the audio and video components and any auxiliary data of the one or more requested ones Video-on-demand programs and transmitting the recovered data to the IP packetization process for packetizing into IP packets if the data is not already encapsulated in IP packets and from there to the routing process for encapsulating in appropriate local network packets and routing to the one or more devices that requested the video-on-demand programs. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkschnittstellenschaltungen weiter umfassen modulare C-Band-Satellitenempfängermittel (394), die gekoppelt sind an den Host-Bus über einen Erweiterungsschacht und angepasst sind zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel zum Empfangen analoger regelmäßig geplanter Fernsehprogramme, die moduliert sind auf einen Downlink-Träger, angefordert durch ein Gerät, das gekoppelt ist an den Gateway durch ein lokales Netzwerk und Demodulieren und Digitalisieren der Fernsehsignale und Codieren der digitalen Daten in ein Format, das komprimiert werden kann, und Komprimieren der digitalen Daten und Übertragen der komprimierten digitalen Daten über den Host-Bus an den IP-Paketisierungsprozess zum Einkapseln in IP-Pakete und von dort zu dem Routingprozess.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network interface circuits further comprise modular C-band satellite receiver means ( 394 ) coupled to the host bus via an expansion slot and adapted to connect the gateway to a satellite dish for receiving analog regularly scheduled television programs modulated on a downlink carrier requested by a device coupled to the gateway through a local area network and demodulating and digitizing the television signals and encoding the digital data into a format that can be compressed and compressing the digital data and transmitting the compressed digital data over the host bus to the IP packetizing process for encapsulating in IP Packets and from there to the routing process. Gateway-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zwei oder mehr externen Netzwerkempfängermittel umfassen modulare DirecPC-Modemmittel (396), die gekoppelt sind an den Host-Bus durch einen Erweiterungsschacht und angepasst sind zum Anschließen des Gateways an eine Satellitenschüssel und Empfangen digitaler Daten, die eine Webseite oder andere Informationen aus dem Internet codieren und einkapseln in Internet-Protokollpakete, die angefordert sind durch ein Gerät, das an den Gateway gekoppelt ist durch ein lokales Netzwerk, wobei die IP-Pakete moduliert wurden auf einen Downlink-Träger, und weiter angepasst zum Demodulieren des Downlink-Trägers und Wiederherstellen der Internet-Protokollpakete und Übertragen dieser über den Host-Bus an den Routingprozess zum Leiten über das lokale Netzwerk an das Gerät, das sie angefordert hat.The gateway device of claim 1, wherein the two or more external network receiver means comprise modular DirecPC modem means ( 396 ) coupled to the host bus through an expansion slot and adapted to connect the gateway to a satellite dish and receive digital data that encodes a web page or other information from the Internet and encapsulate in internet protocol packets requested by A device coupled to the gateway through a local area network, the IP packets modulated on a downlink carrier, and further adapted to demodulate the downlink carrier and recover the internet protocol packets and transmit them over the host bus the routing process for routing over the local network to the device that requested it. Verfahren ausgeführt durch einen Gateway zum Anfordern eines Video-auf-Anforderungs-Programms, hierin nachstehend VOD, und Verteilen der Daten des Video-auf-Anforderungs-Programms an das Gerät, das es angefordert hat, über ein lokales Netzwerk, hierin nachstehend LAN, umfassend: Empfangen eines LAN-Pakets, das ein Internet-Protokollpaket, hierin nachstehend IP-Paket, einkapselt, welches ein VOD-Programm identifiziert, das anzufordern ist, wobei das LAN-Paket Daten beinhaltet, die das Gerät identifizieren, das das VOD-Programm angefordert hat und die Quelle zum Liefern des VOD-Programms (108); Entfernen von lokalen Netzwerkheadern von empfangenen LAN-Paketen und Leiten der IP-Pakete zu einem Videoserver, der das angeforderte VOD-Programm liefern kann, über eine externe Netzwerkschnittstelle in dem Gateway, die den Gateway an ein externes Netzwerk anschließt, an das der Videoserver gekoppelt ist (110116), wobei die externe Netzwerkschnittstelle modular ist und gekoppelt ist an einen Host-Computer des Gateways über einen Erweiterungsbusschacht; Empfangen von Funkfrequenzsignalen, die moduliert sind mit Daten, die Pakete codieren, die komprimierte Daten beinhalten, die das angeforderte VOD-Programm codieren, über eine der zumindest zwei modularen externe Netzwerkschnittstellenschaltungen, gekoppelt an einen Host-Computer über einen Erweiterungsschacht und gekoppelt an ein externes Netzwerk, an den der Videoserver gekoppelt ist, wobei die zumindest zwei modularen externen Netzwerkschnittstellenschaltungen den Host-Computer anschließen eine Satellitenspeisung an zum Empfangen von zumindest Übertragungen von einem komprimierten Digitalvideo und einem Hybrid-Faserkoaxialkabel-Fernsehnetzwerk, das zumindest analoge Fernsehsignale und andere digitale Daten liefert, einschließlich Stromabwärts-DOCSIS-Daten, die übertragen werden von einem Kopfstationsmodem und die Stromaufwärts-DOCSIS-Daten tragen zu dem Kopfstationsmodem, und Wiederherstellen (202, 136, 140, 214, 224) der IP-Pakete aus den Funkfrequenzsignalen; Wiederzusammensetzen von IP-Paketen, die komprimierte VOD-Daten oder eingekapselte komprimierte VOD-Daten umfassen, in IP-Pakete, adressiert an die IP-Adresse des Gerätes, das das VOD-Programm angefordert hat, wenn die VOD-Daten nicht ursprünglich in IP-Paketen (238, 194) waren, und Senden der IP-Pakete an einen Routingprozess in dem Gateway; Übersetzen der Bitrate des empfangenen komprimierten Videos herab auf eine niedrigere Rate, falls notwendig, wegen gegenwärtiger Lastbedingungen auf einem oder mehreren lokalen Netzwerken, zu denen der Gateway gekoppelt ist; Blockieren von Zugriff, so dass nur Videoprogramme, zu denen eine Subskription existiert, empfangen werden können; und Einkapseln (240, 196) der IP-Pakete in LAN-Pakete, adressiert an das Gerät, das das VOD-Programm angefordert hat, und Leiten der LAN-Pakete durch eine lokale Netzwerkschnittstelle des Gateways zu dem Gerät, das das VOD-Programm angefordert hat, über ein lokales Netzwerk, das an das Gerät gekoppelt ist.A method performed by a gateway for requesting a video-on-demand program, hereinafter VOD, and distributing the data of the video-on-demand program the device that requested it, via a local area network, hereinafter referred to as LAN, comprising: receiving a LAN packet encapsulating an Internet Protocol packet, hereinafter IP packet, identifying a VOD program to be requested, wherein the LAN packet includes data identifying the device that requested the VOD program and the source for providing the VOD program ( 108 ); Removing local network headers from received LAN packets and routing the IP packets to a video server capable of delivering the requested VOD program via an external network interface in the gateway connecting the gateway to an external network to which the video server is coupled is ( 110 - 116 ), wherein the external network interface is modular and coupled to a host computer of the gateway via an expansion bus bay; Receiving radio frequency signals modulated with data encoding packets containing compressed data encoding the requested VOD program via one of the at least two modular external network interface circuits coupled to a host computer via an expansion slot and coupled to an external one A network to which the video server is coupled, the at least two modular external network interface circuits connecting the host computer with a satellite feed for receiving at least transmissions from a compressed digital video and a hybrid fiber coaxial cable television network providing at least analog television signals and other digital data including downstream DOCSIS data transmitted from a headend modem and the upstream DOCSIS data to the headend modem, and restoring ( 202 . 136 . 140 . 214 . 224 ) of the IP packets from the radio frequency signals; Reassembling IP packets comprising compressed VOD data or encapsulated compressed VOD data into IP packets addressed to the IP address of the device that requested the VOD program if the VOD data was not originally in IP Packages ( 238 . 194 ), and sending the IP packets to a routing process in the gateway; Translating the bit rate of the received compressed video down to a lower rate, if necessary, due to current load conditions on one or more local area networks to which the gateway is coupled; Blocking access so that only video programs for which a subscription exists can be received; and encapsulating ( 240 . 196 ) of the IP packets in LAN packets addressed to the device that requested the VOD program and routing the LAN packets through a local network interface of the gateway to the device that requested the VOD program via a local one Network that is linked to the device.
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